JP2006062291A - Inkjet head, control method therefor, and inkjet recording apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェットヘッド、その制御方法及びそのインクジェットヘッドを用いた記録装置に関し、詳細には、帯電した微粒子を含むインクを、静電気力を利用して吐出させるインクジェットヘッド、その制御方法及び記録装置に関する。 The present invention relates to an ink jet head, a control method therefor, and a recording apparatus using the ink jet head, and more particularly, an ink jet head that discharges ink containing charged fine particles using electrostatic force, a control method therefor, and a recording apparatus. About.
静電力を利用してインクを記録媒体に向けて吐出する静電式のインクジェット記録方式が知られている。静電式インクジェット記録方式では、帯電した微粒子成分を含むインクが用いられ、インクの吐出のためのノズルの周囲に配置された吐出電極に駆動電圧を印加し、ノズルのインクに静電力を作用させて、ノズルからインク液滴を記録媒体に向けて吐出させる。吐出電極に印加する駆動電圧を画像データに応じて制御することにより、画像データに対応した画像を記録媒体に記録することができる。 There is known an electrostatic ink jet recording method in which ink is ejected toward a recording medium using an electrostatic force. In the electrostatic ink jet recording system, ink containing charged fine particle components is used, and a driving voltage is applied to the ejection electrodes arranged around the nozzles for ejecting the ink so that an electrostatic force acts on the ink of the nozzles. Ink droplets are ejected from the nozzles toward the recording medium. By controlling the drive voltage applied to the ejection electrodes according to the image data, an image corresponding to the image data can be recorded on the recording medium.
静電式インクジェット記録方式に従う静電式インクジェットヘッドは、比較的簡易な構造を有するため、複数の吐出部(チャンネル)を配列したマルチチャンネル化しやすいという特徴を有している。また、微小な液滴の形成が可能であるので、高い解像度で記録媒体に画像を形成することが可能である。 An electrostatic ink jet head according to the electrostatic ink jet recording system has a relatively simple structure, and thus has a feature that it is easy to make a multi-channel in which a plurality of ejection portions (channels) are arranged. Further, since minute droplets can be formed, an image can be formed on a recording medium with high resolution.
本発明者は、特許文献1において、記録媒体上で着色粒子を定着させることで高画質の画像を記録でき、しかも記録媒体の両面に画像を記録することが可能なインクジェット画像記録装置を開示した。この特許文献1では、インクとして、色材を含み且つ帯電した微粒子(色材粒子)を分散した絶縁性インクを用いており、このような絶縁性インクは、記録媒体上でのドットのにじみが生じにくので、インクに応じて記録媒体を選択する必要がほとんど無いという利点を有している。
静電式インクジェットヘッドを用いて、記録媒体に、高画質で高速に画像を描画するためには、吐出部に十分な量の荷電色材粒子を迅速に供給することが必要である。色材粒子を吐出部に迅速に供給するための方法としては、例えば、液流を利用したり、色材粒子を電気泳動により吐出口に移動させたりする方法が考えられる。
しかしながら、これらの方法だけでは、十分な量の色材粒子を迅速に吐出部に供給するには不十分であったり、インクジェットヘッドの吐出口の目詰まり、記録媒体上に形成されるドットの分裂等の不具合を生じたりする恐れがある。
In order to draw an image with high image quality and high speed on a recording medium using an electrostatic ink jet head, it is necessary to quickly supply a sufficient amount of charged color material particles to the ejection unit. As a method for rapidly supplying the color material particles to the discharge unit, for example, a method of using a liquid flow or moving the color material particles to the discharge port by electrophoresis can be considered.
However, these methods alone are not sufficient to supply a sufficient amount of colorant particles to the ejection portion quickly, clogging of the ejection port of the inkjet head, and the division of dots formed on the recording medium There is a risk of causing problems such as.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、色材粒子を迅速に且つ確実に吐出口に供給して高速に描画することができるとともに、高画質で画像を形成することができるインクジェットヘッド、その制御方法及びインクジェット記録装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to supply color material particles to a discharge port quickly and surely and to draw at high speed, and to produce an image with high image quality. An inkjet head that can be formed, a control method thereof, and an inkjet recording apparatus.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、帯電した微粒子を含むインクを、静電力を利用して吐出させて記録媒体に画像を記録する静電式インクジェットヘッドであって、前記インクを吐出する吐出口が形成された吐出口基板と、前記吐出口基板の、前記インクを吐出する側と反対側に設けられ、前記吐出口に前記インクを供給するためのインク流路と、複数の電極から構成され、当該複数の電極が前記吐出口を囲むように前記吐出口基板に形成され、前記吐出口から前記インクを吐出するための電圧が印加される吐出電極と、前記インクの非吐出時に前記吐出口に非対称の電界が形成されるように、前記吐出電極を構成する前記複数の電極に印加する電圧をそれぞれ制御するための制御部とを有する静電式インクジェットヘッドを提供する。 In order to solve the above-described problem, a first aspect of the present invention is an electrostatic inkjet head that records an image on a recording medium by ejecting ink containing charged fine particles using electrostatic force, An ejection port substrate on which ejection ports for ejecting the ink are formed; and an ink flow path for supplying the ink to the ejection ports, provided on the opposite side of the ejection port substrate to the ink ejection side. A plurality of electrodes, the discharge electrodes formed on the discharge port substrate so as to surround the discharge ports, and applied with a voltage for discharging the ink from the discharge ports; and the ink An electrostatic ink jet head having a control unit for controlling voltages applied to the plurality of electrodes constituting the discharge electrode so that an asymmetric electric field is formed at the discharge port during non-discharge To provide.
本発明のインクジェットヘッドにおいて、前記制御部は、前記インクの吐出時に、前記吐出口の中心に関して対称な電界が形成されるように、前記吐出電極を構成する前記複数の電極にそれぞれ印加する電圧を制御することが好ましい。 In the inkjet head according to the aspect of the invention, the control unit may apply a voltage to be applied to each of the plurality of electrodes constituting the ejection electrode so that a symmetrical electric field is formed with respect to the center of the ejection port when the ink is ejected. It is preferable to control.
また、前記吐出口が、前記インク流路のインクの流れ方向に長い長穴形状で形成されていることが好ましい。
また、前記吐出電極を構成する前記複数の電極は、前記インク流路のインクの流れ方向に垂直で前記吐出口の中心を含む面に対して非対称になるようにそれぞれ配置されていることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the discharge port is formed in a long hole shape that is long in the ink flow direction of the ink flow path.
The plurality of electrodes constituting the discharge electrode are preferably arranged so as to be asymmetric with respect to a plane perpendicular to the ink flow direction of the ink flow path and including the center of the discharge port. .
また、前記吐出電極は、前記インク流路のインクの流れ方向において前記吐出口よりも上流側に配置される上流側電極と、当該上流側電極よりも下流側に配置され、略C字状又は略コ字状の形状を有する下流側電極とから構成されることが好ましい。或いは、前記吐出電極は、前記インク流路のインクの流れ方向において前記吐出口よりも下流側に配置される下流側電極と、当該下流側電極よりも上流側に配置され、略C字状又は略コ字状の形状を有する上流側電極とから構成されることが好ましい。 In addition, the discharge electrode is disposed upstream of the discharge port in the ink flow direction of the ink flow path and downstream of the upstream electrode, and is substantially C-shaped or It is preferable that it is comprised from the downstream electrode which has a substantially U-shaped shape. Alternatively, the ejection electrode is disposed on the downstream side of the ejection port in the ink flow direction of the ink flow path and on the upstream side of the downstream electrode, and is substantially C-shaped or It is preferable that it is comprised from the upstream electrode which has a substantially U-shaped shape.
また、前記吐出電極を構成する複数の電極は、前記インク流路のインクの流れ方向に垂直で前記吐出口の中心を含む面に対して対称になるようにそれぞれ配置されていることが好ましい。また、前記吐出電極は、前記インク流路のインクの流れ方向において前記吐出口よりも上流側に配置される上流側電極と、前記吐出口よりも下流側に配置される下流側電極と、前記上流側電極と前記下流側電極の間に位置し、前記吐出口を挟むように配置される1対の中間電極とから構成されることが好ましい。 The plurality of electrodes constituting the ejection electrode are preferably arranged so as to be symmetric with respect to a plane perpendicular to the ink flow direction of the ink flow path and including the center of the ejection port. In addition, the ejection electrode includes an upstream electrode disposed upstream of the ejection port in the ink flow direction of the ink flow path, a downstream electrode disposed downstream of the ejection port, and It is preferable to be composed of a pair of intermediate electrodes located between the upstream electrode and the downstream electrode and arranged so as to sandwich the discharge port.
また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、前記吐出口が複数形成されており、それぞれの吐出口に配置される前記吐出電極を構成する複数の電極の少なくとも一つの電極が互いに電気的に共通であることが好ましい。 In the ink jet head of the present invention, a plurality of the discharge ports are formed, and at least one of the plurality of electrodes constituting the discharge electrode disposed in each discharge port is electrically common to each other. It is preferable.
上記課題を解決するために、本発明の第2の態様は、本発明の第1の態様に従うインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置を提供する。 In order to solve the above problems, a second aspect of the present invention provides an ink jet recording apparatus including the ink jet head according to the first aspect of the present invention.
上記課題を解決するために、本発明の第3の態様は、帯電した微粒子を含むインクを、静電力を利用して吐出させて記録媒体に画像を記録する静電式インクジェットヘッドの制御方法であって、前記静電式インクジェットヘッドは、前記インクを吐出する吐出口が形成された吐出口基板と、前記吐出口基板の、前記インクを吐出する側と反対側に設けられ、前記吐出口に前記インクを供給するためのインク流路と、複数の電極から構成され、当該複数の電極が前記吐出口を囲むように前記吐出口基板に形成され、前記吐出口から前記インクを吐出するための電圧が印加される吐出電極とを有しており、前記インクの非吐出時に前記吐出口の中心軸に対して非対称の電界が形成されるように、前記吐出電極を構成する前記複数の電極にそれぞれ印加させる電圧を制御する制御方法を提供する。 In order to solve the above problems, a third aspect of the present invention is a method for controlling an electrostatic ink jet head that records an image on a recording medium by ejecting ink containing charged fine particles using electrostatic force. The electrostatic inkjet head is provided on a side of the discharge port substrate opposite to the side on which the ink is discharged of the discharge port substrate on which the discharge port for discharging the ink is formed. An ink flow path for supplying the ink and a plurality of electrodes are formed on the discharge port substrate so as to surround the discharge ports, and for discharging the ink from the discharge ports. The plurality of electrodes constituting the discharge electrode so that an asymmetric electric field is formed with respect to a central axis of the discharge port when the ink is not discharged. Respectively To provide a control method for controlling a voltage to be pressurized.
本発明の制御方法においては、前記インクの吐出時に、前記吐出口の中心軸に対して対称な電界が形成されるように、前記吐出電極を構成する前記複数の電極にそれぞれ印加させる電圧を制御することが好ましく、前記インクの吐出時に、前記吐出電極を構成するすべての電極に同一の電圧値の電圧を印加することが好ましい。 In the control method of the present invention, the voltage applied to each of the plurality of electrodes constituting the ejection electrode is controlled so that an electric field symmetric with respect to the central axis of the ejection port is formed when the ink is ejected. It is preferable to apply a voltage having the same voltage value to all the electrodes constituting the discharge electrode when the ink is discharged.
また、前記吐出電極を構成する前記複数の電極の一つが、前記インク流路のインクの流れ方向の上流側に配置される上流側電極であり、非吐出時に、当該上流側電極に、前記帯電した微粒子と逆極性の電圧を印加することが好ましく、前記吐出電極を構成する前記複数の電極の一つが、前記インク流路のインクの流れ方向の下流側に配置される下流側電極であり、非吐出時に、当該下流側電極に、前記帯電した微粒子と同極性の電圧を印加することが好ましい。 In addition, one of the plurality of electrodes constituting the ejection electrode is an upstream electrode disposed on the upstream side in the ink flow direction of the ink flow path, and the non-ejection electrode is charged with the charging electrode. It is preferable to apply a voltage having a polarity opposite to that of the fine particles, and one of the plurality of electrodes constituting the ejection electrode is a downstream electrode disposed on the downstream side in the ink flow direction of the ink flow path, It is preferable to apply a voltage having the same polarity as that of the charged fine particles to the downstream electrode during non-ejection.
また、前記インクの吐出時に、前記吐出電極を構成する前記複数の電極に印加される電圧の印加時間が異なるように前記複数の電極に印加させる電圧を制御することが好ましい。 In addition, it is preferable that the voltage applied to the plurality of electrodes is controlled so that the application time of the voltage applied to the plurality of electrodes constituting the ejection electrode is different when the ink is ejected.
本発明のインクジェットヘッドは、吐出口からインクを吐出するための電圧が印加される吐出電極が複数の電極から構成されており、インクの非吐出時に、吐出口に色材粒子を集めやすい非対称の電界が形成されるように、制御部によって、それら複数の電極に印加する電圧をそれぞれ制御する。これにより、インク中の色材粒子を非対称の電界によって吐出口に凝集させることができ、記録媒体に高速に画像を描画することができるともに、高画質で画像を形成することができる。
また、本発明のインクジェット記録装置は、本発明のインクジェットヘッドを備えるので、記録媒体に高速に且つ高画質で画像を形成することができる。
また、本発明のインクジェットヘッドの制御方法によれば、色材粒子を迅速に且つ確実に吐出口に供給することができるので、記録媒体に高速に画像を描画することができるともに、高画質で画像を形成することができる。
In the ink jet head of the present invention, the discharge electrode to which the voltage for discharging ink from the discharge port is applied is composed of a plurality of electrodes, and when the ink is not discharged, the asymmetrical material is likely to collect the color material particles at the discharge port. The voltage applied to the plurality of electrodes is controlled by the control unit so that an electric field is formed. As a result, the color material particles in the ink can be aggregated at the ejection port by an asymmetric electric field, and an image can be drawn on the recording medium at a high speed and an image can be formed with high image quality.
In addition, since the ink jet recording apparatus of the present invention includes the ink jet head of the present invention, an image can be formed on a recording medium at high speed and with high image quality.
In addition, according to the control method of the ink jet head of the present invention, since the color material particles can be quickly and reliably supplied to the ejection port, it is possible to draw an image on a recording medium at a high speed and to achieve high image quality. An image can be formed.
以下、本発明のインクジェットヘッド、その制御方法及びインクジェット記録装置について、添付の図面に示される好適な態様に基づいて詳細に説明する。
図1(A)に、本発明に従うインクジェットヘッドの概略構成の断面を模式的に示し、図1(B)に、図1(A)のB−B線矢視図を示す。図1(A)に示すように、インクジェットヘッド10は、ヘッド基板12と、インクガイド14と、吐出口28が形成された吐出口基板16とを有する。吐出口基板16には、吐出口28を囲むように吐出電極18が配置されている。インクジェットヘッド10のインク吐出側の面(図中、上面)に対面する位置に、記録媒体Pを支持する対向電極24と、記録媒体Pの帯電ユニット26が配置される。
また、ヘッド基板12と吐出口基板16は、互いに対面した状態で所定間隔離間して配置される。ヘッド基板12と吐出口基板16の間に形成される空間によって各吐出口28にインクを供給するインク流路30が形成される。
Hereinafter, an ink jet head, a control method thereof, and an ink jet recording apparatus according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 (A) schematically shows a cross-section of the schematic configuration of the ink jet head according to the present invention, and FIG. 1 (B) shows a BB line arrow view of FIG. 1 (A). As shown in FIG. 1A, the
In addition, the
インクジェットヘッド10は、より高密度な画像記録を高速に行うために、複数の吐出口28(ノズル)が二次元的に配列されたマルチチャンネル構造を有する。図2に、インクジェットヘッド10の吐出口基板16に複数の吐出口28が二次元的に配列されている様子を模式的に示した。なお、図1(A)及び図1(B)においては、インクジェットヘッドの構成を分かりやすく示すために、複数の吐出口のうちの1つの吐出口だけを示している。
The
本発明のインクジェットヘッド10において、吐出口28の個数や、その物理的な配置位置等は自由に選択することができる。例えば、図2に示すようなマルチチャンネル構造のみならず、吐出口の列を1列のみ有するものであってもよい。また、記録媒体Pの全域に対応する吐出口の列を有するいわゆる(フル)ラインヘッドでもよく、あるいは、ノズル列の方向と直交する方向に走査されるいわゆるシリアルヘッド(シャトルタイプ)であってもよい。また、本発明のインクジェットヘッドは、モノクロおよびカラーのどちらの記録装置にも対応可能である。
In the
なお、図2は、マルチチャンネル構造の一部分(3行3列)の吐出口の配列を示しており、好ましい態様として、インク流方向において、下流側の列の吐出口28が上流側の列の吐出口に対してインク流に垂直な方向に所定ピッチずつずれて配置されている。このように、下流側の列の吐出口を上流側の列の吐出口に対してインク流方向に垂直な方向にずらして配置することにより、吐出口にインクを良好に供給することができる。本発明のインクジェットヘッドにおいては、下流側の列の吐出口が上流側の列の吐出口に対してインク流方向に垂直な方向にずらされて配置されたn行m列(n、mは正の整数)の吐出口が、インク流方向に一定の周期で繰り返し続くように構成されていてもよいし、それぞれの吐出口が、上流側に位置する吐出口に対してインク流に垂直な一方向(図2において下方向又は上方向)に連続的にずれて配置されていても良い。吐出口の個数やピッチ、繰返し周期等は、解像度や送りピッチに応じて適宜設定することができる。
また、図2では、好ましい態様として、インク流方向において、下流側の列の吐出口を上流側の列の吐出口に対してインク流に垂直な方向にずらして配置したが、これに限定されず、下流側の吐出口と上流側の吐出口が、インク流方向において同一直線上に配置されていてもよい。この場合は、各行のそれぞれの吐出口を、インク流に垂直な方向において隣に位置する行のそれぞれの吐出口に対して、インク流方向にずらして配置させることが好ましい。
FIG. 2 shows an arrangement of a part of the multi-channel structure (3 rows and 3 columns), and in a preferred embodiment, in the ink flow direction, the
In addition, in FIG. 2, as a preferred mode, in the ink flow direction, the discharge ports in the downstream row are shifted from the discharge ports in the upstream row in the direction perpendicular to the ink flow, but the present invention is not limited to this. Instead, the downstream outlet and the upstream outlet may be arranged on the same straight line in the ink flow direction. In this case, it is preferable to dispose each ejection port in each row in the ink flow direction with respect to each ejection port in a row adjacent to the row in a direction perpendicular to the ink flow.
このようなインクジェットヘッド10においては、顔料等の色材を含み、かつ、電荷を有する微粒子(以下、色材粒子とする)を絶縁性の液体(キャリア液)に分散してなるインクQを用いる。そして、吐出口基板16に設けられた吐出電極18に駆動電圧を印加して吐出口28に電界を発生させ、吐出口28のインクを静電力により吐出させる。また、吐出電極18に印加する駆動電圧を、画像データに応じてon/off(吐出on/off)することにより、画像データに応じて吐出口28からインク液滴を吐出して、記録媒体P上に画像を記録する。
In such an
以下、図1(A)及び(B)に示した本発明のインクジェットヘッド10の構造についてより詳細に説明する。
Hereinafter, the structure of the
図1(A)に示すように、インクジェットヘッド10の吐出口基板16は、絶縁基板32と、ガード電極20と、吐出電極18と、絶縁層34とを有する。絶縁基板32の図中上側の面(ヘッド基板12に対面する側と反対の面)に、ガード電極20と絶縁層34とが順に積層されている。また、絶縁基板32の図中下側の面(ヘッド基板12に対面する側の面)には、インクを吐出するための電圧が印加される吐出電極18が形成されている。
As shown in FIG. 1A, the
また、吐出口基板16には、インク液滴Rを吐出するための吐出口28が絶縁基板32を貫通して形成されている。吐出口28は、図1(B)に示すように、インク流方向に細長い矩形状の開口(スリット)であり、矩形状の吐出口28の四隅が丸められている。ここでは、吐出口28を矩形状に形成したが、これに限らず、吐出口28からインクを吐出することができるのであれば、円形や略円形、楕円形、正方形、ひし形、平行四辺形など任意の形状にすることができる。吐出口28の形状は、インク流方向に細長い形状であることが好ましい。例えば、インク流方向を長辺とする矩形状、又は、インク流方向を長軸とする楕円形若しくはひし形にすることができる。また、インク流の上流側を上底、下流側を下底とし、インク流方向の高さが下底よりも長い台形状にしてもよい。この場合、上流側の辺を長くしても下流側の辺を長くしてもよい。また、長方形の両方の短辺側を半円形にした形状にしてもよい。また、インク流方向を長辺とする長方形の両方の短辺側に、直径がその長方形の短辺よりも大きな円が接続されたような形状にしてもよい。このように吐出口28をインク流方向に細長い形状とすることにより、この吐出口28へのインク供給性を高めることができるとともに目詰まりも防止することができる。また、吐出口28は、その中心に対して、上流側と下流側で対称な形状であっても非対称な形状であっても良い。例えば、図1(A)に示したような矩形状の吐出口の上流側と下流側の少なくとも一方の端部を半円状にして吐出口を形成してもよい。
Further, the
インクジェットヘッド10のインクガイド14は、所定の厚みを有するセラミック製平板からなり、各吐出口28(吐出部)に対応してヘッド基板12の上に配置されている。インクガイド14は、矩形状の吐出口28の長辺方向の長さに応じて幅広に形成されている。上述したように、インクガイド14は、吐出口28を通過し、その先端部分14aが吐出口基板16の記録媒体P側の表面(絶縁層34の表面)よりも上方に突出している。
The
インクガイド14の先端部分14aは、対向電極24側へ向かうに従って次第に細く略三角形(ないしは台形)に成形されている。インクガイド14は、先端部分14aの傾斜面がインクの流れ方向と交差するように配置される。これにより、吐出口28に流入するインクがインクガイド14の先端部分14aの傾斜面に沿って先端部分14aの頂点に到達するので、吐出口28にインクのメニスカスが安定して形成される。
なお、インクガイド14の形状は、インクQ内の帯電微粒子成分を吐出口基板16の吐出口28を通って先端部分14aに濃縮させることができれば、特に、制限的ではなく、例えば、先端部分14aが対向電極に向かうに従って細くなるような形状でなくても良く、適宜変更することができる。例えば、インクガイド14の中央部分に、図中上下方向に毛細管現象によってインクQを先端部分14aに集めるインク案内溝となる切り欠きが形成されていても良い。また、図1(B)では、吐出口の形状に応じて、インク流方向に長い板状の形状としたが、これに限定されず、角柱にしてもよい。
また、インクガイド14の最先端部に、金属が蒸着されていることが好ましい。インクガイド14の最先端部に金属を蒸着させることにより、インクガイド14の先端部分14aの誘電率が実質的に大きくなる。これにより、強電界を生じさせ易くなり、インクの吐出性を向上することができる。
The leading end portion 14a of the
The shape of the
Further, it is preferable that a metal is deposited on the most advanced portion of the
図1(B)に示すように、絶縁性基板の下面(ヘッド基板と対向する面)には、独立した4つの電極に分割された吐出電極18が形成されている。すなわち、図1(B)に示すように、吐出電極18は、インク流方向において吐出口の上流側に配置される電極(上流側電極)18aと、下流側に配置される電極(下流側電極)18bと、吐出口28の長辺沿う1対の電極(中間電極)18c、18dとから構成される。これら上流側電極18a、下流側電極18b、中間電極18c及び18dは、矩形状の吐出口28の周囲を囲むように、矩形の吐出口28の短辺及び長辺に沿って配置されている。中間電極18c及び18dは、上流側電極18aと下流側電極18bの間に位置し、吐出口28を挟むように配置されている。また、中間電極18cと中間電極18dは、図示しない配線によって電気的に接続されている。図1(B)においては、吐出電極18を構成する各電極は矩形状で形成されているが、これに限定されず、吐出口28の形状に応じて種々の形状に変更することができる。
As shown in FIG. 1B, a
前述のように、インクジェットヘッド10は、吐出口28を2次元的に配列したマルチチャンネル構造を有するので、図2に模式的に示すように、吐出電極18は、各吐出口28に対応して2次元的に配置されている。
また、吐出電極18(上流側電極18a、下流側電極18b、中間電極18c及び18d)は、いずれもインク流路30に露出し、インク流路30を流れるインクQと接触している。これにより、インク液滴の吐出性を大幅に向上させることができる。この点については、後に、吐出の作用と共に詳述する。しかしながら、吐出電極18を構成する各電極は、必ずしもインク流路30に露出してインクと接触している必要はない。すなわち、吐出電極18を構成する各電極は吐出口基板16の内部に形成されていてもよいし、各電極の露出面が薄い絶縁層などにより被覆されていてもよい。また、吐出電極18を構成する電極のうち、いずれかの電極がインク流路30のインクと接触し、他の電極はインクと接触しないように絶縁層で被覆されていても良い。
As described above, since the
Further, all of the ejection electrodes 18 (
吐出電極18を構成する各電極は、図1(A)に示すように、制御部33に接続されている。制御部33は、インク吐出時及び非吐出時に各電極に印加する電圧を制御することができる。制御部33による電圧の制御方法については後に詳述する。
Each electrode constituting the
図1(B)に示したインクジェットヘッドにおいては、吐出電極18は、矩形状の吐出口28の4辺に沿って4つの電極を配置した構造を有するが、吐出電極18の形状はこれに限定されず、例えば、図3に示すように、吐出口28の上流側の辺に沿って電極(上流側電極)18aを配置し、その上流側電極18aよりも下流側の3辺、すなわち、吐出口28の上流側の1辺以外の3つの辺に沿ったコ字状の電極(下流側電極)18bを形成し、それら上流側電極18aと下流側電極18bによって吐出電極18を構成してもよい。
また、これとは逆に、図4に示すように、吐出口28の下流側の1辺に沿って電極(下流側電極)を配置し、吐出口の上流側の3辺に沿ってコ字状の電極(上流側電極)を配置して吐出電極18を構成しても良い。
このように、本発明のインクジェットヘッドにおいては、吐出口28を囲むように配置された吐出電極18は、少なくとも、インク流方向の上流側と下流側に分割されて構成される。
図3及び図4に示した吐出電極では、上流側電極18a及び下流側電極18bの一方をコ字状の形状にしたが、吐出口28の3つの辺(長辺と、上流側又は下流側の短辺)を囲む形状であれば、任意の形状にすることができる。例えば、吐出口の長辺方向を長軸とする楕円の、上流側または下流側の一部を切り欠いたような形状に吐出口を形成してもよい。
In the ink jet head shown in FIG. 1B, the
On the other hand, as shown in FIG. 4, an electrode (downstream electrode) is arranged along one side on the downstream side of the
Thus, in the ink jet head of the present invention, the
In the discharge electrode shown in FIGS. 3 and 4, one of the
ガード電極20は、絶縁基板32の表面上に形成されており、ガード電極20の表面は絶縁層34によって覆われている。図5に、ガード電極20の平面構造を模式的に示した。図5は、図1(A)のV−V線矢視図であり、マルチチャンネル構造のインクジェットヘッドの場合のガード電極20の平面構造を模式的に示している。図5に示すように、ガード電極20は、金属板などの各吐出電極に共通なシート状の電極であり、2次元的に配列されている各吐出口28の周囲に形成された吐出電極18に対応する位置に開口部36を有する。開口部36は、吐出口28の形状と同様に矩形状に形成されている。ガード電極20の開口部36の長さ及び幅は、吐出口の長さ及び幅よりも大きく形成されている。
ガード電極20は、隣接する吐出電極18間における電気力線を遮蔽して、電界干渉を抑制することができ、ガード電極20には所定電圧が印加される(接地による0[V]を含む)。図示例においては、ガード電極20は接地されて0[V]とされている。
The
The
ガード電極20は、好ましい態様として、図1(A)に示すように、吐出電極18とは異なる層に形成され、さらに、全面が絶縁層34によって被覆されている。
このようなガード電極20を有することにより、隣接する吐出電極18間における電界干渉を好適に防止できると共に、吐出電極18とガード電極20との間で、インクQの色材粒子が被膜化して放電することも防止できる。
As a preferred embodiment, the
By having such a
ここで、ガード電極20は、吐出電極18から発生する電気力線のうち、対応する吐出口28(以下、便宜的に「自チャンネル」とする)に作用する電気力線を確保しつつ、他の吐出口28(同様に「他チャンネル」とする)に設けられた吐出電極18の電気力線および他チャンネルへの電気力線を遮蔽するように設ける必要がある。
ガード電極20が無い場合、インク液滴の吐出時に、吐出電極18を構成する各電極の吐出口側の端部(以下、吐出電極の内縁部という)から生じる電気力線は、吐出電極18の内側、すなわち、吐出電極18を構成する各電極の内縁部によって囲まれた領域内に収束して自チャンネルに作用し、インク液滴の吐出に必要な電界を生じさせる。一方、吐出電極18を構成する各電極の吐出口側と逆側の端部(以下、吐出電極の外縁部という)から生じる電気力線は、吐出電極18の外縁部よりも更に外側に発散して他チャンネルに影響を及ぼし、電界干渉を生じる。
Here, the
In the absence of the
以上の点を考慮すれば、ガード電極20の矩形状の開口部36の幅及び長さは、自チャンネルへの電気力線を遮蔽しないように、基板平面で見た際に、自チャンネルの吐出電極18を構成する上流側電極18aと下流側電極18bの間隔、中間電極18cと18dの間隔よりも大きくするのが好ましい。すなわち、ガード電極20の吐出口28側の端部は、自チャンネルの吐出電極18の内縁部よりも、吐出口28から離間(後退)しているのが好ましい。
また、他チャンネルへの電気力線を効率的に遮蔽するためには、ガード電極20の矩形状の開口部36の長さ及び幅は、基板平面で見た際に、自チャンネルの吐出電極18を構成する上流側電極18aと下流側電極18bの外縁部間の間隔、中間電極18cと18dの外縁部間の間隔よりも小さくするのが好ましい。すなわち、ガード電極20の内縁部は、自チャンネルの吐出電極18を構成する各電極の外縁部よりも、吐出口28に近接(前進)しているのが好ましい。本発明者の検討によれば、この近接量は、5μm以上、特に、10μm以上とするのが好ましい。
上記構成を有することにより、吐出口28からの吐出安定性を十分に確保した上で、隣接するチャンネル間における電界干渉に起因するインク着弾位置のバラツキ等を好適に抑制して、安定して高画質な画像記録を行うことが可能となる。
In consideration of the above points, the width and length of the
Further, in order to efficiently shield the lines of electric force to other channels, the length and width of the
By having the above-described configuration, the ejection stability from the
ガード電極20の開口部36を、吐出電極18の内縁部又は外縁部によって形成される形状と略相似形にし、ガード電極20の内縁部が、自チャンネルの吐出電極18の内縁部よりも吐出口28から離間(後退)し、吐出電極の外縁部よりも吐出口28に近接(前進)するように、ガード電極20を設けてもよい(すなわち、ガード電極20の開口部36を形成してもよい)。
The
また、以上の例では、ガード電極20は、シート状電極としているが、本発明はこれには限定されず、各吐出口間において、他チャンネルの電気力線を遮蔽できるように設けられていれば、どのような形状又は構造でも良い。例えば、ガード電極20は、各吐出口の間に網目状に設けられていても良い。また、マトリクス状に配列されている複数の吐出口において、例えば、行方向と列方向で隣接する吐出口の間隔が異なる場合には、電界干渉を生じない程十分離れている吐出口の間にはガード電極を設けずに、近接している吐出口の間にのみカード電極を設けても良い。
このような場合にも、自チャンネルの吐出電極18に対して、ガード電極20の内縁部が、吐出電極18の内縁部よりも吐出口28から離間し、吐出電極18の外縁部より吐出口28に近接するように、ガード電極20を形成すればよい。
ここでは、ガード電極20の開口部36の形状を、吐出口28の形状と略同様の形状にしたが、これに限定されるものではなく、隣接する吐出電極18間における電気力線を遮蔽して電界干渉を防止することができれば、任意の形状にすることができる。例えば、円形や楕円形、正方形、ひし形などの形状にすることができる。
In the above example, the
Even in such a case, the inner edge portion of the
Here, the shape of the
図1(A)に示すように、インクジェットヘッド10のインク液滴Rの吐出面と対面するように、対向電極24が配置される。
対向電極24は、インクガイド14の先端部分14aに対向する位置に配置され、接地される電極基板24aと、電極基板24aの図中下側の表面、すなわちインクジェットヘッド10側の表面に配置される絶縁シート24bで構成される。
記録媒体Pは、対向電極24の図中下側の表面、すなわち絶縁シート24bの表面に、例えば静電吸着によって保持されており、対向電極24(絶縁シート24b)は、記録媒体Pのプラテンとして機能する。
As shown in FIG. 1A, the
The
The recording medium P is held on the lower surface of the
少なくとも記録時には、帯電ユニット26によって、対向電極24の絶縁シート24bに保持された記録媒体Pは、吐出電極18に印加される駆動電圧と逆極性の所定の負の高電圧に帯電される。
その結果、記録媒体Pは負帯電して負の高電圧にバイアスされ、吐出電圧18に対する実質的な対向電極として作用し、かつ、対向電極24の絶縁シート24bに静電吸着される。
At least during recording, the recording medium P held on the insulating
As a result, the recording medium P is negatively charged and biased to a negative high voltage, acts as a substantial counter electrode with respect to the
帯電ユニット26は、記録媒体Pを負の高電圧に帯電させるためのスコロトロン帯電器26aと、スコロトロン帯電器26aに負の高電圧を供給するバイアス電圧源26bとを有している。なお、本発明に用いられる帯電ユニット26の帯電手段としては、スコロトロン帯電器26aに限定されず、コロトロン帯電器、固体チャージャ、放電針などの種々の放電手段を用いることができる。
The charging
また、図示例においては、対向電極24を電極基板24aと絶縁シート24bとで構成し、記録媒体Pを、帯電ユニット26によって負の高電圧に帯電させることにより、バイアス電圧を印加して対向電極として作用させ、かつ、絶縁シート24bの表面に静電吸着させているが、本発明はこれに限定されず、対向電極24を電極基板24aのみで構成し、対向電極24(電極基板24a自体)を負の高電圧のバイアス電圧源に接続して、負の高電圧に常時バイアスしておき、対向電極24の表面に記録媒体Pを静電吸着させるようにしても良い。
また、記録媒体Pの対向電極24への静電吸着と、記録媒体Pへの負の高電圧への帯電または対向電極24への負のバイアス高電圧の印加とを別々の負の高電圧源によって行っても良いし、対向電極24による記録媒体Pの保持は、記録媒体Pの静電吸着に限られず、他の保持方法や保持手段を用いても良い。
In the illustrated example, the
Further, the electrostatic adsorption of the recording medium P to the
以上、本発明のインクジェットヘッドの構造について詳細に説明した。つぎに、インクジェットヘッドの吐出電極18を構成する各電極に印加する電圧の制御方法について説明する。
The structure of the inkjet head of the present invention has been described in detail above. Next, a method for controlling the voltage applied to each electrode constituting the
まず、一例として、図1(B)に示すような4分割されている吐出電極18の制御方法について、色材粒子が正に帯電している場合を例に説明する。以下に示すような吐出電極18の電圧の制御は、制御部33において行われる。
図1(B)に示した構造の吐出電極の場合は、上流側電極18aには、非吐出時に色材粒子と逆極性の電圧(負電圧)が印加される。このように負電圧が上流側電極18aに印加されると、上流側電極18aから発生する電界によって、インク流路30を流れるインクに含まれる色材粒子は、上流側電極18aに引きつけられて、その上流側電極18aが配置されている吐出口28に向かって流入する。
また、下流側電極18bには、非吐出時には、色材粒子と同極性の電圧(正電圧)が印加される。このような正電圧が下流側電極18bに印加されると、吐出口28に存在するインクに含まれている色材粒子が、下流側電極18bから発生する電界によって、吐出口28に押し留められる。
これに対し、中間電極18cと18dには、非吐出時には電圧は印加されず、0[V]の電圧とされる。
First, as an example, a method for controlling the
In the case of the ejection electrode having the structure shown in FIG. 1B, a voltage (negative voltage) having a polarity opposite to that of the color material particles is applied to the
Further, a voltage (positive voltage) having the same polarity as that of the color material particles is applied to the
On the other hand, no voltage is applied to the
このように、図1(B)に示したインクジェットヘッドにおいては、非吐出時には、吐出電極18を構成する上流側電極18aと下流側電極18bによって、インクに含まれる色材粒子が吐出口28に凝集する。
一方、吐出時には、吐出電極18を構成する各電極、すなわち、上流側電極18a、下流側電極18b、中間電極18c及び18dには色材粒子と同極性の電圧が印加される。これにより、吐出口28の近傍にインク液滴を吐出させる電界が発生し、吐出口28からインク液滴が吐出される。特に、非吐出時には、上述したように吐出口28に色材粒子が凝集されているため、十分な濃度のインク液滴が吐出口28から吐出される。インク液滴の吐出作用については後に詳述する。
As described above, in the ink jet head shown in FIG. 1B, the colorant particles contained in the ink are discharged to the
On the other hand, during discharge, a voltage having the same polarity as that of the colorant particles is applied to each electrode constituting the
ここで、各電極に印加する電圧についてタイミングチャートを用いて説明する。図6に、各電極に印加する電圧のタイミングチャートの一例を示した。図6に示すように、非吐出時には、上流側電極18aに−50[V]の負電圧、中間電極18c及び18dに0[V]、下流側電極18bに+50[V]の正電圧が印加される。すなわち、非吐出時には、吐出電極18を構成する各電極には、異なる電圧値の電圧が印加されている。このため、非吐出時は、吐出口28の近傍の電界は、吐出口28の中心に対して、すなわち、インクガイド14に対して非対称となっている。吐出電極18を構成する各電極に印加する電圧を、図6に示すタイミングに従って制御すれば、上流側電極18aから発生する電界によって吐出口28に色材粒子が導かれるとともに、その色材粒子が、下流側電極18bからの電界によって、インクの流れに逆らって吐出口28内に押しとどめられることになる。こうして、インク流路30中の色材粒子が吐出口28に凝集される。
Here, the voltage applied to each electrode will be described using a timing chart. FIG. 6 shows an example of a timing chart of the voltage applied to each electrode. As shown in FIG. 6, at the time of non-ejection, a negative voltage of −50 [V] is applied to the
ここで、非吐出時には、分割された吐出電極18を構成する下流側電極18bに色材粒子と同極性の電圧が印加されることになり、下流側電極18bの電界によってインクが吐出される懸念がある。しかしながら、非吐出時において、吐出口28近傍に形成される電界は非対称であり、しかも、非吐出時に下流側電極18bに印加される電圧値はインクを吐出するのに十分な電圧値ではないため、吐出口28からインクが吐出されることはない。
Here, at the time of non-ejection, a voltage having the same polarity as that of the color material particles is applied to the
一方、吐出時には、吐出電極18を構成する各電極、すなわち、上流側電極18a、下流側電極18b、中間電極18c及び18dに同時に+300[V]の正電圧が印加される。以下の説明において、インクを吐出させるために、吐出電極18を構成する各電極に印加される電圧のことを「駆動電圧」ともいう。吐出口28を囲む吐出電極18に同時に同じ電圧値の正電圧(駆動電圧)が印加されることにより、吐出口28の近傍に静電界が発生する。これにより、吐出口28のインクに静電力が作用して吐出口28からインク液滴が吐出される。このように、吐出電極18を構成するいずれの電極にも同じ電圧が印加されるので、吐出口28の近傍の電界は、吐出口28の中心すなわちインクガイド14に対して対称な好ましい電界となる。したがって、図6に示したタイミングチャートに従って吐出電極18を構成する各電極に所定の電圧を印加することによって、記録媒体に向かって安定してインク液滴を吐出することができる。なお、吐出時及び非吐出時に、吐出電極18を構成する各電極に印加した電圧値は一例であり、吐出口28の形状、吐出電極18を構成する各電極の形状、使用するインク等に応じて最適な電圧値に適宜変更することができる。
On the other hand, during discharge, a positive voltage of +300 [V] is simultaneously applied to each electrode constituting the
このように、本発明では、吐出時に、吐出口28の近傍に対称な電界を形成する。その理由は、吐出時に、吐出口28の近傍に非対称の電界が形成されてしまうと、インク液滴の吐出位置や吐出方向が変動して、記録媒体に形成されるドットの形状が悪くなる恐れがあるからである。上記例では、吐出時に吐出電極18を構成する各電極に同じ電圧を印加することによって、吐出口28の近傍の電界が非対称となることを防止し、インク液滴の吐出位置が変動して、記録媒体状に形成されるドットの形状が悪くなることを防止している。しかしながら、吐出時に、吐出口28の近傍に対称な電界を形成し、吐出位置及び吐出方向の変動が生じることなく安定してインク液滴を吐出することができるのであれば、各電極に同じ電圧値を印加させる必要はなく、例えば、吐出時に上流側電極18aと下流側電極18bに印加する電圧を0[V]とし、中間電極18cと18dにのみ正電圧を印加してもよい。この場合、中間電極18cと18dに印加される電圧値は、吐出口28からインクを吐出させるのに十分な電圧値に設定される。
Thus, in the present invention, a symmetric electric field is formed in the vicinity of the
図7には、図1(B)に示した4分割の吐出電極18に印加する駆動電圧の別のタイミングチャートを示した。図7に示すように、インクを吐出させるためのパルス電圧が印加される前に、所定の印加時間で、上流側電極18aに−50[V]の負電圧を印加する。また、下流側電極18bには、上流側電極18aへの負電圧の印加時間と同じ印加時間で、+50[V]の正電圧を印加する。これにより、インクの吐出に先立って、上流側電極18aに色材粒子と逆極性の負電圧を印加し、上流側電極18aから発生する電界によって吐出口28に色材粒子を供給させることができる。更に、同じタイミングで、下流側電極18bに色材粒子と同極性の正電圧を印加し、下流側電極18bから発生する電界によって、インク流路30のインクの流れに逆らって、インク中の色材粒子を吐出口28に押し留めることができる。そして、画像データに応じて、インク液滴を吐出口28から吐出する際には、図7に示すように、上流側電極18a、下流側電極18b、中間電極18c及び18dの各電極に300[V]の正電圧を印加する。これにより吐出口28のインクに静電力が作用して、吐出口28からインクが吐出される。インク吐出後は、各電極ともに0[V]とされる。
FIG. 7 shows another timing chart of the drive voltage applied to the four-divided
本発明において、吐出時に、吐出電極18を構成する各電極に印加される電圧値は上記電圧値に限定されず、吐出口28から、静電力によりインク液滴を確実に吐出することができるような電圧値であれば任意の電圧値に設定することができる。
In the present invention, the voltage value applied to each electrode constituting the
ここでは、吐出時には、上流側電極18aと下流側電極18bに印加する電圧を、画像データに応じたタイミングで印加したが、画像データによらずに常に一定のタイミングで印加してもよい。すなわち、上流側電極18a及び下流側電極18bに常に一定の周期で+300[V]の電圧を印加してもよい。図8に、そのような制御方法に従うタイミングチャートの一例を示した。図8に示すように、インク液滴を吐出させない場合においても、吐出時と同じ電圧値を上流側電極18a及び下流側電極18bに印加してもよい。この場合、吐出時に吐出電極18に印加される電圧は、その電圧を上流側電極18aと下流側電極18bに印加しただけでは、吐出口28からインクが吐出されないように調整されることが好ましい。このように、上流側電極18aと下流側電極18bに印加する電圧のタイミングを常に一定にした場合には、各チャンネルの上流側電極同士及び下流側電極同士を電気的に共通にすることができる。また、上流側電極18a及び下流側電極18bにそれぞれ印加される電圧は、画像データに応じて制御される必要がないので、上流側電極18a及び下流側電極18bを制御するためのそれぞれの制御部を簡易な構成にすることができる。
Here, at the time of ejection, the voltage applied to the
つぎに、図3に示した形状を有する吐出電極18への電圧の印加方法の一例について説明する。図3に示した形状を有する吐出電極18に印加する電圧のタイミングチャートの一例を図9に示した。図9に示すように、上流側電極18aには、非吐出時に−50[V]の負電圧が印加され、吐出時には、+300[V]の電圧が印加される。一方、下流側電極18bには、非吐出時に電圧は印加されずに0[V]とされる。そして、吐出時に、上流側電極18aと同じ+300[V]の電圧が印加される。図9のタイミングチャートに従って上流側電極18aと下流側電極18bに電圧を印加した場合は、非吐出時に、上流側電極18aに色材粒子と同極性の負電圧が印加されることになるので、上流側電極18aから発生する電界により色材粒子が吐出口28に速やかに導かれ、吐出口28に色材粒子が凝集されやすくなる。吐出時には、この状態で、上流側電極18aと下流側電極18bに+300[V]の正電圧が印加されるので、濃縮されたインクが吐出口28から吐出される。
Next, an example of a method for applying a voltage to the
また、図9とは別の印加電圧のタイミングチャートの例を図10に示した。図10に示すように、非吐出時には、上流側電極18aに電圧は印加されずに0[V]とされる。そして、吐出時には300[V]の正電圧が印加される。また、下流側電極18bには、非吐出時には+50[V]の正電圧が印加され、吐出時には上流側電極18aと同じ+300[V]の正電圧が印加される。このように、非吐出時に、下流側電極18bに、色材粒子と同極性の電圧が印加されることにより、下流側電極18bから電界が発生し、その電界によって、インク流路30の色材粒子は、インクの流れに逆らって吐出口28に押し留められる。これにより、吐出口28内の色材粒子の濃度が高められる。そして、吐出時には、この状態で上流側電極18aと下流側電極18bに+300[V]の正電圧が印加され、濃縮されたインクが吐出口28から吐出される。
Further, FIG. 10 shows an example of a timing chart of applied voltage different from FIG. As shown in FIG. 10, during non-ejection, no voltage is applied to the
また、図11には、更に別の印加電圧のタイミングチャートを示した。図11に示すように、非吐出時には、上流側電極18aに−50[V]の負電圧が印加され、下流側電極18bに+50[V]の正電圧が印加される。これにより、非吐出時には、上流側電極18aから発生する電界によって、色材粒子が吐出口に速やかに導かれ、下流側電極18bから発生する電界によって吐出口28の色材粒子が、流れに逆らって吐出口28内に押しとどめられる。こうして、非吐出時に吐出口28に色材粒子が凝集される。そして、吐出時には、図11に示すように、上流側電極18aと下流側電極18bに同時に+300[V]の正電圧が印加される。これにより、吐出口28を囲む上流側電極18aと下流側電極18bから電界が発生し、その電界によって、吐出口のインクに静電力が働き、吐出口からインク液滴が吐出される。
FIG. 11 shows still another timing chart of applied voltages. As shown in FIG. 11, at the time of non-ejection, a negative voltage of −50 [V] is applied to the
また、図4に示した形状の吐出電極を有するインクジェットヘッドの場合においても、図9、図10及び図11に示したタイミングチャートと同様のタイミングで、上流側電極18aと下流側電極18bに電圧を印加することができる。すなわち、図9に示すタイミングに従って、非吐出時に、下流側電極18bには電圧を印加せずに、上流側電極18aに−50[V]の負電圧を印加すれば、上流側電極18aから発生する電界によって、インク流路30中のインクに含まれる色材粒子が吐出口28に迅速に導かれる。そして、このように吐出口28に色材粒子を凝集させた状態で、吐出時に、上流側電極18aと下流側電極18bに+300[V]の正電圧を印加することにより、吐出口から濃縮されたインク液滴を吐出させることができる。
Also, in the case of the inkjet head having the discharge electrode having the shape shown in FIG. 4, the voltage is applied to the
また、図10に示したタイミングチャートに従って、非吐出時に、図4に示す吐出電極の上流側電極18aには電圧を印加せずに、下流側電極18bに+50[V]の正電圧を印加すれば、下流側電極18bから発生する電界によって、インク流路30の色材粒子は、インクの流れに逆らって吐出口28に押し留められる。この状態で、吐出時には、上流側電極18aと下流側電極18bに+300[V]の正電圧が印加されるので、上流側電極18aと下流側電極18bから発生する電界によって、吐出口28から濃縮されたインク液滴が吐出される。
Further, according to the timing chart shown in FIG. 10, during non-ejection, a positive voltage of +50 [V] is applied to the
また、図11に示したタイミングチャートに従って、非吐出時に、図4に示す吐出電極18の上流側電極18aに−50[V]の負電圧を印加するとともに、下流側電極18bに+50[V]の正電圧を印加すれば、上流側電極18aから発生する電界により、色材粒子が吐出口に迅速に導かれるとともに、下流側電極18bから発生する電界によって、色材粒子が吐出口28に押しとどめられる。この状態で、吐出時に、上流側電極18aと下流側電極18bに、+300[V]の正電圧が印加され、上流側電極18aと下流側電極18bから発生する電界によって、吐出口28から濃縮されたインク液滴が吐出される。
Further, in accordance with the timing chart shown in FIG. 11, at the time of non-ejection, a negative voltage of −50 [V] is applied to the
ここで、図3に示した構造を有する吐出電極18の場合は、各チャンネルの上流側電極18aを電気的に共通にして、常に一定のタイミングで+300[V]の電圧が印加されるようにしても良い。また、図4に示した電極の場合は、下流側電極18bを電気的に共通にして、常に一定のタイミングで+300[V]の電圧が印加されるようにしても良い。このように、上流側電極18a又は下流側電極18bを各チャンネルで共通にすることによって、それらの電極を制御する制御部を簡易化することができる。また、この場合、非吐出時においても、上流側電極18a又は下流側電極18bに、吐出時と同じ+300[V]の電圧が印加されることになる。しかし、図3における吐出電極18の上流側電極18aは、下流側電極に比べて面積が小さく、また、図4における下流側電極18bも同様に上流側電極18aに比べて面積が小さいので、それらの電極からインクを吐出させるのに十分な電界を形成させることはできない。それゆえ、吐出口28からインクが吐出されることはない。
Here, in the case of the
図1(B)、図3及び図4に示した構造の吐出電極においては、少なくとも吐出開始時に、吐出電極18を構成するそれぞれの電極に同一の電圧値で電圧が印加されていれば良く、吐出開始後は各電極に印加される電圧の印加時間(パルス幅)が異なっていてもよい。また、各電極に印加される電圧のパルス幅がチャンネルごとに異なっていても良い。例えば、図3に示した形状の吐出電極18の場合においては、1画素又は1ドットを形成する際に上流側電極18aに印加する駆動電圧のパルス幅を、チャンネルごとに異ならせてもよい。すなわち、図12に示すように、第1チャンネルの上流側電極18aに印加される駆動電圧のパルス幅と第2チャンネルの上流側電極18aに印加される駆動電圧のパルス幅が異なるように制御してもよい。このようにインク吐出のために上流側電極18aに印加する駆動電圧のパルス幅をチャンネルごとに変更することによって、チャンネルごとに、記録媒体に向けて吐出させる液適量を変化させることができ、記録媒体に形成される画像の階調を制御することができる。このとき、各チャンネルの下流側電極18bには、すべて同じパルス幅の電圧を印加することができる。しかも、そのパルス幅は下流側電極18bに印加されるパルス幅と同一でもよいし、図12に示したように異なっていてもよい。この場合は、各チャンネルの下流側電極18bへの電圧の印加を共通に制御することができ、制御部の構成を簡易化することができる。
In the discharge electrode having the structure shown in FIG. 1B, FIG. 3 and FIG. 4, it is sufficient that a voltage is applied to each electrode constituting the
以上、分割された吐出電極に印加する電圧の制御方法についてタイミングチャートを用いて説明したが、吐出電極を構成する各電極に印加される電圧値は例示に過ぎず、吐出電極を構成する各電極の形状、吐出口の形状、使用するインク等に応じて種々の電圧値に変更することができる。 As described above, the method for controlling the voltage applied to the divided discharge electrodes has been described using the timing chart. However, the voltage values applied to the respective electrodes constituting the discharge electrode are merely examples, and the respective electrodes constituting the discharge electrode. The voltage value can be changed according to the shape of the nozzle, the shape of the discharge port, the ink used, and the like.
つぎに、図1(A)及び(B)に示すインクジェットヘッド10を用いた場合、すなわち、吐出電極が4分割されているインクジェットヘッドを用いた場合を例にして、インク液滴Rの吐出作用について詳細に説明する。
Next, in the case of using the
図1(A)に示すように、インクジェットヘッド10では、図示しないポンプ等を含むインク循環機構により、記録時に吐出電極18に印加される電圧と同極性、例えば、正(+)に帯電した色材粒子を含むインクQが、インク流路30の内部を矢印方向(図中左から右方向)に循環している。
他方、記録に際して、記録媒体Pは、対向電極24に供給され、帯電ユニット26によって色材粒子と逆極性すなわち負の高電圧(一例として、−1500[V])に帯電されて、バイアス電圧を帯電した状態で、対向電極24に静電吸着される。
この状態で、記録媒体P(対向電極24)とインクジェットヘッド10とを、相対的に移動しつつ、供給された画像データに応じて制御部33で吐出電極18を構成する各電極に、上述したような印加タイミングで同一の電圧値のパルス電圧(以下、駆動電圧という)が印加されるように制御する。そして、基本的には、駆動電圧の印加on/offによって吐出をon/offすることにより、画像データに応じてインク液滴Rを変調して吐出し、記録媒体P上に画像を記録する。
As shown in FIG. 1A, in the
On the other hand, at the time of recording, the recording medium P is supplied to the
In this state, the recording medium P (counter electrode 24) and the
ここで、吐出電極18に駆動電圧を印加していない状態(あるいは、印加電圧が低電圧レベルである状態)、すなわち、対向電極24にバイアス電圧が印加されている状態では、インクQには、対向電極24とインクQの色材粒子(荷電粒子)との間に作用するクーロン引力、色材粒子間のクーロン反発力、キャリア液の粘性、表面張力、誘電分極力等が作用している。そして、これらが連成して、色材粒子やキャリア液が移動し、図1(A)に概念的に示すように、インクQは、吐出口28から若干盛り上がったメニスカス状となってバランスが取れている。
また、吐出電極18を構成する上流側電極18a及び下流側電極18bの少なくとも一方から発生する電界によって、吐出口28に色材粒子が凝集している。そして、上述したクーロン引力等によって、吐出口28の色材粒子は、いわゆる電気泳動で、対向電極24によって帯電させられた記録媒体Pの側に向かって移動する。したがって、吐出口28に形成されたメニスカスにおいては、インクQが濃縮された状態となっている。
Here, in a state where the drive voltage is not applied to the ejection electrode 18 (or in a state where the applied voltage is at a low voltage level), that is, in a state where a bias voltage is applied to the
Further, the color material particles are aggregated in the
この状態から、吐出電極18を構成する各電極には駆動電圧、すなわち、同一の電圧値の電圧が印加される。これにより、バイアス電圧に駆動電圧が重畳され、先の連成に、さらにこの駆動電圧の重畳によって連成された運動が起こる。そして、吐出電極18への駆動電圧の印加によって発生する電界によって色材粒子及びキャリア液には静電力が作用する。その静電力によって色材粒子およびキャリア液がバイアス電圧(対向電極)側、すなわち記録媒体P側に引っ張られ、吐出口に形成されたメニスカスが上方に向かって成長し、吐出口28の上方に略円錐状のインク液柱いわゆるテーラーコーンが形成される。また、先と同様に、色材粒子は、電気泳動、及び、上流側電極又は下流側電極からの電界によってメニスカスに移動しており、メニスカスのインクQは濃縮され、色材粒子を多数有する、ほぼ均一な高濃度状態となっている。
From this state, a drive voltage, that is, a voltage having the same voltage value is applied to each electrode constituting the
吐出電極18を構成する各電極への駆動電圧の印加開始後、さらに有限な時間が経過すると、色材粒子の移動等により、電界強度の高いメニスカスの先端部分で、主に色材粒子とキャリア液の表面張力とのバランスが崩れ、メニスカスが急激に伸びて、曳糸と呼ばれる直径数μm〜数十μm程度の細長いインク液柱が形成される。
さらに有限な時間が経過すると曳糸が成長し、この曳糸の成長、レイリー/ウエーバー不安定性によって発生する振動、メニスカス内における色材粒子の分布不均一、メニスカスにかかる静電界の分布不均一等の相互作用によって曳糸が分断される。そして、分断された曳糸が、インク液滴Rとなって吐出され、記録媒体に向かって飛翔し、かつ、バイアス電圧にも引っ張られて、記録媒体Pに着弾する。なお、曳糸の成長および分断は、さらにはメニスカス(曳糸)への色材粒子の移動は、駆動電圧の印加中は連続して発生する。しがたって、駆動電圧を印加する時間を調整することによって、1画素当たり又は1ドット当たりのインク液滴の吐出量を調整することができる。
また、駆動電圧の印加を終了(吐出off)した時点で、バイアス電圧のみが印加された先のメニスカスの状態に戻る。
After a finite time has elapsed after the start of application of the drive voltage to each electrode constituting the
Further, when a finite time elapses, the silk thread grows, and the growth of the silk thread, vibration caused by Rayleigh / Weber instability, uneven distribution of colorant particles in the meniscus, uneven distribution of electrostatic field on the meniscus, etc. The silk thread is broken by the interaction. Then, the divided string is ejected as ink droplets R, flies toward the recording medium, and is pulled by the bias voltage to land on the recording medium P. It should be noted that the growth and splitting of the kite and the movement of the color material particles to the meniscus (spinner) occur continuously during the application of the drive voltage. Therefore, the ejection amount of ink droplets per pixel or per dot can be adjusted by adjusting the time for applying the drive voltage.
Further, when the application of the driving voltage is finished (discharge is turned off), the state returns to the state of the meniscus to which only the bias voltage is applied.
ここで、図1(A)及び(B)に示したインクジェットヘッド10においては、吐出電極18を構成する各電極はインク流路30に露出している。すなわち、各電極がインク流路30において、インクQと接液している。
このように、インク流路30においてインクQと接液する吐出電極18に駆動電圧を印加(吐出on)すると、吐出電極18に供給された電荷の一部がインクQに注入され、吐出口28と吐出電極18との間に位置するインクQの電導度が高くなる。本発明では、非吐出時、すなわち、駆動電圧を印加していないときに、下流側電極18bに色材粒子と同極性の電圧を印加することができるので、非吐出時においてもインクに電荷が注入され、インクの電導度を一層高めることができる。更には、上流側電極18aに、色材粒子と逆極性の電圧を印加することにより、インク中に浮遊する色材粒子を吐出口に迅速に導くとともに、そのような色材粒子や、上流から流れるインク中に浮遊する帯電した色材粒子が、下流側電極18bによる静電力によって吐出口28に押し留められる。したがって、本発明のインクジェットヘッド10においては、インクQは、吐出電極18に駆動電圧が印加された時(吐出on時)に、インク液滴Rを吐出しやすい状態となる(吐出性が向上する)。
Here, in the
As described above, when the drive voltage is applied to the
以上説明したように、本発明のインクジェットヘッドでは、分割された吐出電極を吐出口に形成し、非吐出時に、それら分割された吐出電極に所定の電圧を印加して、吐出口28への色材粒子の供給性を向上させている。それゆえ、連続して大きなドットを形成しても、速やかに色材粒子が供給され、安定して記録媒体に画像を形成することができる。また、吐出口に色材粒子を凝集させることができるので、吐出口から吐出されるインクの濃度も高く、高画質の画像を記録媒体に形成することができる。また、インクが吐出される吐出口をインク流方向に長い長穴にしているので目詰まりも発生しにくく、長期にわたって安定して所望の形状のインク液滴を吐出口から吐出させることができる。
As described above, in the ink jet head of the present invention, the divided discharge electrodes are formed at the discharge ports, and a predetermined voltage is applied to the divided discharge electrodes at the time of non-discharge, so that the color to the
ここで、本発明のインクジェットヘッド10に用いられるインクについて説明する。
インクQは、色材粒子をキャリア液に分散することにより得られる。キャリア液は、高い電気抵抗率(109 Ω・cm以上、好ましくは1010Ω・cm以上)を有する誘電性の液体(非水溶媒)であるのが好ましい。キャリア液の電気抵抗が低いと、制御電極に印加される駆動電圧により、キャリア液自身が電荷注入を受けて帯電してしまい、色材粒子の濃縮がおこらない。また、電気抵抗の低いキャリア液は、隣接する制御電極間での電気的導通を生じさせる懸念もあるため不向きである。
Here, the ink used for the
Ink Q is obtained by dispersing colorant particles in a carrier liquid. The carrier liquid is preferably a dielectric liquid (nonaqueous solvent) having a high electric resistivity (10 9 Ω · cm or more, preferably 10 10 Ω · cm or more). If the electric resistance of the carrier liquid is low, the carrier liquid itself is charged by charge injection due to the drive voltage applied to the control electrode, and the colorant particles do not concentrate. In addition, a carrier liquid having a low electrical resistance is not suitable because there is a concern of causing electrical conduction between adjacent control electrodes.
キャリア液として用いられる誘電性液体の比誘電率は、5以下が好ましく、より好ましくは4以下、さらに好ましくは3.5以下である。このような比誘電率の範囲とすることによって、キャリア液中の色材粒子に有効に電界が作用し、泳動が起こりやすくなる。
なお、このようなキャリア液の固有電気抵抗の上限値は1016Ω・cm程度であるのが望ましく、比誘電率の下限値は1.9程度であるのが望ましい。キャリア液の電気抵抗が上記範囲であるのが望ましい理由は、電気抵抗が低くなると、低電界下でのインクの吐出が悪くなるからであり、比誘電率が上記範囲であるのが望ましい理由は、誘電率が高くなると溶媒の分極により電界が緩和され、これにより形成されたドットの色が薄くなったり、滲みを生じたりするからである。
The relative dielectric constant of the dielectric liquid used as the carrier liquid is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and still more preferably 3.5 or less. By setting the relative dielectric constant in such a range, an electric field effectively acts on the colorant particles in the carrier liquid, and migration easily occurs.
Note that the upper limit value of the specific electric resistance of such a carrier liquid is desirably about 10 16 Ω · cm, and the lower limit value of the relative dielectric constant is desirably about 1.9. The reason why it is desirable that the electric resistance of the carrier liquid is in the above range is that if the electric resistance is low, ink ejection under a low electric field is deteriorated, and the reason why the relative dielectric constant is preferably in the above range is the reason. This is because, when the dielectric constant increases, the electric field is relaxed by the polarization of the solvent, and the color of the dots formed thereby becomes thin or causes blurring.
キャリア液として用いられる誘電性液体としては、好ましくは直鎖状もしくは分岐状の脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、または芳香族炭化水素、および、これらの炭化水素のハロゲン置換体がある。例えば、へキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、アイソパーC、アイソパーE、アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL、アイソパーM(アイソパー:エクソン社の商品名)、シェルゾール70、シェルゾール71(シェルゾール:シェルオイル社の商品名)、アムスコOMS、アムスコ460溶剤(アムスコ:スピリッツ社の商品名)、シリコーンオイル(例えば、信越シリコーン社製KF−96L)等を単独あるいは混合して用いることができる。
The dielectric liquid used as the carrier liquid is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon, alicyclic hydrocarbon, or aromatic hydrocarbon, and halogen-substituted products of these hydrocarbons. For example, hexane, heptane, octane, isooctane, decane, isodecane, decalin, nonane, dodecane, isododecane, cyclohexane, cyclooctane, cyclodecane, benzene, toluene, xylene, mesitylene, Isopar C, Isopar E, Isopar G, Isopar H, Isopar L, Isopar M (isopar: trade name of Exxon),
このようなキャリア液に分散される色材粒子は、色材自身を色材粒子としてキャリア液中に分散させてもよいが、好ましくは、定着性を向上させるための分散樹脂粒子を含有させる。分散樹脂粒子を含有させる場合、顔料などは分散樹脂粒子の樹脂材料で被覆して樹脂被覆粒子とする方法などが一般的であり、染料などは分散樹脂粒子を着色して着色粒子とする方法などが一般的である。 The colorant particles dispersed in such a carrier liquid may be dispersed in the carrier liquid as the colorant itself as colorant particles, but preferably contain dispersed resin particles for improving fixability. When the dispersed resin particles are included, the pigment is generally coated with the resin material of the dispersed resin particles to form resin-coated particles, and the dye is colored with the dispersed resin particles to form colored particles. Is common.
色材としては、従来か流路クジェットインク組成物、印刷用(油性)インキ組成物、あるいは静電写真用液体現像剤に用いられている顔料および染料であればどれでも使用可能である。
色材として用いる顔料としては、無機顔料、有機顔料を問わず、印刷の技術分野で一般に用いられているものを使用することができる。具体的には、例えば、カーボンブラック、カドミウムレッド、モリブデンレッド、クロムイエロー、カドミウムイエロー、チタンイエロー、酸化クロム、ビリジアン、コバルトグリーン、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、スレン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体顔料、等の従来公知の顔料を特に限定なく用いることができる。
色材として用いる染料としては、アゾ染料、金属錯塩染料、ナフトール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、カーボニウム染料、キノンイミン染料、キサンテン染料、アニリン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、フタロシアニン染料、金属フタロシアニン染料、等の油溶性染料が好ましく例示される。
As the coloring material, any of conventional pigments and dyes used in a flow channel kujet ink composition, a printing (oil-based) ink composition, or an electrophotographic liquid developer can be used.
As the pigment used as the color material, regardless of inorganic pigments or organic pigments, those generally used in the technical field of printing can be used. Specifically, for example, carbon black, cadmium red, molybdenum red, chrome yellow, cadmium yellow, titanium yellow, chromium oxide, viridian, cobalt green, ultramarine blue, Prussian blue, cobalt blue, azo pigment, phthalocyanine pigment Conventionally known pigments such as quinacridone pigments, isoindolinone pigments, dioxazine pigments, selenium pigments, perylene pigments, perinone pigments, thioindigo pigments, quinophthalone pigments and metal complex pigments are used without particular limitation. be able to.
As dyes used as coloring materials, azo dyes, metal complex dyes, naphthol dyes, anthraquinone dyes, indigo dyes, carbonium dyes, quinoneimine dyes, xanthene dyes, aniline dyes, quinoline dyes, nitro dyes, nitroso dyes, benzoquinone dyes, naphthoquinone dyes And oil-soluble dyes such as phthalocyanine dyes and metal phthalocyanine dyes.
さらに、分散樹脂粒子としては、例えば、ロジン類、ロジン変性フェノール樹脂、アルキッド樹脂、(メタ)アクリル系ポリマー、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニールアルコールのアセタール変性物、ポリカーボネート等を挙げられる。
これらのうち、粒子形成の容易さの観点から、重量平均分子量が2,000〜1000,000の範囲内であり、かつ多分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が、1.0〜5.0の範囲内であるポリマーが好ましい。さらに、前記定着の容易さの観点から、軟化点、ガラス転移点または、融点のいずれか1つが40℃〜120℃の範囲内にあるポリマーが好ましい。
Further, as dispersed resin particles, for example, rosins, rosin-modified phenol resins, alkyd resins, (meth) acrylic polymers, polyurethane, polyester, polyamide, polyethylene, polybutadiene, polystyrene, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol, acetal-modified Products, polycarbonate and the like.
Among these, from the viewpoint of ease of particle formation, the weight average molecular weight is in the range of 2,000 to 1,000,000 and the polydispersity (weight average molecular weight / number average molecular weight) is 1.0 to 5 Polymers in the range of 0.0 are preferred. Furthermore, from the viewpoint of ease of fixing, a polymer having any one of a softening point, a glass transition point, and a melting point within a range of 40 ° C. to 120 ° C. is preferable.
インクQにおいて、色材粒子の含有量(色材粒子あるいはさらに分散樹脂粒子の合計含有量)は、インク全体に対して0.5〜30重量%の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは1.5〜25重量%、さらに好ましくは3〜20重量%の範囲で含有されることが望ましい。色材粒子の含有量が少なくなると、印刷画像濃度が不足したり、インクQと記録媒体P表面との親和性が得られ難くなって強固な画像が得られなくなったりするなどの問題が生じ易くなり、一方、含有量が多くなると均一な分散液が得られにくくなったり、インクジェットヘッド等でのインクQの目詰まりが生じやすく、安定なインク吐出が得られにくいなどの問題が生じるからである。 In the ink Q, the content of the color material particles (the total content of the color material particles or further dispersed resin particles) is preferably contained in the range of 0.5 to 30% by weight with respect to the whole ink, and more preferably. Is preferably contained in the range of 1.5 to 25% by weight, more preferably 3 to 20% by weight. If the content of the colorant particles is reduced, problems such as insufficient printed image density or difficulty in obtaining a strong image due to difficulty in obtaining the affinity between the ink Q and the surface of the recording medium P are likely to occur. On the other hand, when the content increases, it becomes difficult to obtain a uniform dispersion, or the ink Q is easily clogged with an inkjet head or the like, and it is difficult to obtain stable ink discharge. .
また、キャリア液に分散された色材粒子の平均粒径は、0.1〜5μmが好ましく、より好ましくは0.2〜1.5μmであり、更に好ましくは0.4〜1.0μmである。この粒径はCAPA−500(堀場製作所(株)製商品名)により求めたものである。 The average particle diameter of the colorant particles dispersed in the carrier liquid is preferably 0.1 to 5 μm, more preferably 0.2 to 1.5 μm, and still more preferably 0.4 to 1.0 μm. . This particle size is determined by CAPA-500 (trade name, manufactured by Horiba, Ltd.).
色材粒子をキャリア液に分散させた後(必要に応じて、分散剤を使用しても可)、荷電制御剤をキャリア液に添加することにより色材粒子を荷電して、荷電した色材粒子をキャリア液に分散してなるインクQとする。なお、色材粒子の分散時には、必要に応じて、分散媒を添加してもよい。
荷電制御剤は、一例として、電子写真液体現像剤に用いられている各種のものが利用可能である。また、「最近の電子写真現像システムとトナー材料の開発・実用化」139〜148頁、電子写真学会編「電子写真技術の基礎と応用」497〜505頁(コロナ社、1988年刊)、原崎勇次「電子写真」16(No.2)、44頁(1977年)等に記載の各種の荷電制御剤も利用可能である。
After the colorant particles are dispersed in the carrier liquid (a dispersant may be used if necessary), the chargeant is added to the carrier liquid to charge the colorant particles, and the charged colorant The ink Q is obtained by dispersing particles in a carrier liquid. When dispersing the colorant particles, a dispersion medium may be added as necessary.
As an example of the charge control agent, various materials used in electrophotographic liquid developers can be used. Also, “Recent development and commercialization of electrophotographic development systems and toner materials”, pages 139 to 148, “The Basics and Applications of Electrophotographic Technology” edited by Electrophotographic Society, pages 497 to 505 (Corona Inc., published in 1988), Yuji Harasaki Various charge control agents described in “Electrophotography” 16 (No. 2), p. 44 (1977) can also be used.
なお、色材粒子は、制御電極に印加される駆動電圧と同極性であれば、正電荷および負電荷のいずれに荷電したものであってもよい。
また、色材粒子の荷電量は、好ましくは5〜200μC/g、より好ましくは10〜150μC/g、さらに好ましくは15〜100μC/gの範囲である。
The color material particles may be positively charged or negatively charged as long as they have the same polarity as the drive voltage applied to the control electrode.
The charge amount of the color material particles is preferably in the range of 5 to 200 μC / g, more preferably 10 to 150 μC / g, and still more preferably 15 to 100 μC / g.
また、荷電制御剤の添加によって誘電性溶媒の電気抵抗が変化することもあるため、下記に定義する分配率Pを、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上とする。
P=100×(σ1−σ2)/σ1
ここで、σ1は、インクQの電気伝導度、σ2は、インクQを遠心分離器にかけた上澄みの電気伝導度である。電気伝導度は、LCRメーター(安藤電気(株)社製AG−4311)および液体用電極(川口電機製作所(株)社製LP−05型)を使用し、印加電圧5[V]、周波数1kHzの条件で測定を行った値である。また遠心分離は、小型高速冷却遠心機(トミー精工(株)社製SRX−201)を使用し、回転速度14500rpm、温度23℃の条件で30分間行った。
以上のようなインクQを用いることによって、荷電粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。
In addition, since the electric resistance of the dielectric solvent may change due to the addition of the charge control agent, the distribution ratio P defined below is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and even more preferably 70% or more. And
P = 100 × (σ1−σ2) / σ1
Here, σ1 is the electrical conductivity of the ink Q, and σ2 is the electrical conductivity of the supernatant obtained by applying the ink Q to the centrifuge. The electrical conductivity was measured using an LCR meter (AG-4311 manufactured by Ando Electric Co., Ltd.) and an electrode for liquid (LP-05 type manufactured by Kawaguchi Electric Manufacturing Co., Ltd.), applied voltage 5 [V], frequency 1 kHz. It is the value which measured on condition of this. Centrifugation was performed for 30 minutes using a small high-speed cooling centrifuge (Tomy Seiko Co., Ltd. SRX-201) under conditions of a rotational speed of 14500 rpm and a temperature of 23 ° C.
By using the ink Q as described above, migration of charged particles is likely to occur, and concentration is facilitated.
インクQの電気伝導度は、100〜3000pS/cmが好ましく、より好ましくは150〜2500pS/cm、さらに好ましくは200〜2000pS/cmである。以上のような電気伝導度の範囲とすることによって、制御電極に印加する電圧が極端に高くならず、隣接する記録電極間での電気的導通を生じさせる懸念もない。
また、インクQの表面張力は、15〜50mN/mの範囲が好ましく、より好ましくは15.5〜45mN/m、さらに好ましくは16〜40mN/mの範囲である。表面張力をこの範囲とすることによって、制御電極に印加する電圧が極端に高くならず、ヘッド周りにインクが漏れ広がり汚染することがない。
さらに、インクQの粘度は0.5〜5mPa・secが好ましく、より好ましくは0.6〜3.0mPa・sec、さらに好ましくは0.7〜2.0mPa・secである。
The electrical conductivity of the ink Q is preferably 100 to 3000 pS / cm, more preferably 150 to 2500 pS / cm, and still more preferably 200 to 2000 pS / cm. By setting the electric conductivity in the above range, the voltage applied to the control electrode does not become extremely high, and there is no fear of causing electrical continuity between adjacent recording electrodes.
The surface tension of the ink Q is preferably in the range of 15 to 50 mN / m, more preferably 15.5 to 45 mN / m, and still more preferably 16 to 40 mN / m. By setting the surface tension within this range, the voltage applied to the control electrode does not become extremely high, and the ink does not leak around the head to be contaminated.
Furthermore, the viscosity of the ink Q is preferably 0.5 to 5 mPa · sec, more preferably 0.6 to 3.0 mPa · sec, and still more preferably 0.7 to 2.0 mPa · sec.
このようなインクQは、一例として、色材粒子をキャリア液に分散して粒子化し、かつ、荷電調整剤を分散媒に添加して、色材粒子に荷電を生じさせることで、調製できる。具体的な方法としては、以下の方法が例示される。
(1)色材あるいはさらに分散樹脂粒子をあらかじめ混合(混練)した後、必要に応じて分散剤を用いてキャリア液に分散し、荷電調整剤を加える方法。
(2)色材、あるいはさらに分散樹脂粒子および分散剤を、キャリア液に同時に添加して、分散し、荷電調整剤を加える方法。
(3)色材および荷電調整剤、あるいはさらに分散樹脂粒子および分散剤を、同時にキャリア液に添加して、分散する方法。
As an example, such an ink Q can be prepared by dispersing color material particles in a carrier liquid to form particles, and adding a charge adjusting agent to the dispersion medium to cause the color material particles to be charged. Specific methods include the following methods.
(1) A method in which a color material or further dispersed resin particles are mixed (kneaded) in advance, and then dispersed in a carrier liquid using a dispersant as required, and a charge adjusting agent is added.
(2) A method in which a coloring material, or further dispersed resin particles and a dispersing agent are simultaneously added to a carrier liquid, dispersed, and a charge adjusting agent is added.
(3) A method in which a coloring material and a charge adjusting agent, or further dispersed resin particles and a dispersing agent are simultaneously added to a carrier liquid and dispersed.
図13に、本発明のインクジェットヘッドの制御方法を実施するインクジェットヘッドを利用する、本発明のインクジェット記録装置の一実施例の概念図を示す。
同図に示すインクジェット記録装置60(以下、プリンタ60とする)は、記録媒体Pに片面4色印刷を行う装置で、記録媒体Pの搬送手段、画像記録手段、および溶媒回収手段を有するものであり、これらを筐体61に収容して構成される。
また、搬送手段は、フィードローラ対62、ガイド64、ローラ66(66a,66bおよび66c)、搬送ベルト68、搬送ベルト位置検知手段69、静電吸着手段70、除電手段72、剥離手段74、定着・搬送手段76およびガイド78を有する。画像記録形成手段は、ヘッドユニット80、インク循環系82、ヘッドドライバ84、および記録媒体位置検出手段86を有する。さらに、溶媒回収手段は、排出ファン90および溶媒回収装置92を有する。
FIG. 13 shows a conceptual diagram of an embodiment of the ink jet recording apparatus of the present invention, which uses the ink jet head for carrying out the ink jet head control method of the present invention.
An ink jet recording apparatus 60 (hereinafter referred to as a printer 60) shown in the figure is an apparatus that performs four-color printing on one side of a recording medium P, and includes a conveying means for the recording medium P, an image recording means, and a solvent recovery means. Yes, these are housed in a
The conveying means includes a
記録媒体Pの搬送手段において、フィードローラ対62は、筐体61の側面に設けられた搬入口61aに隣接して設けられた搬送ローラ対である。フィードローラ62は、図示しないストッカから供給された記録媒体Pを、搬送ベルト68(ローラ66aに支持される部分)に送り込む。ガイド64は、フィードローラ対62と搬送ベルト68を支持するローラ66aとの間に設けられ、記録媒体Pを搬送ベルト68に案内する。
In the conveyance means for the recording medium P, the
なお、フィードローラ対62の近傍には、記録媒体Pに付着した塵埃や紙粉等異物を除去する異物除去手段を設けるのが好ましい。
異物除去手段としては、公知の吸引除去、吹き飛ばし除去、静電除去等の非接触法や、ブラシ、ローラ等による接触法によるものの1以上を組み合わせて使用すればよい。また、フィードローラ対62を微粘着ローラとし、さらにフィードローラ対62のクリーナを設けて、フィードローラ対62による記録媒体Pのフィード時に塵埃・紙粉等の異物の除去を行っても良い。
It should be noted that a foreign matter removing means for removing foreign matter such as dust and paper dust adhering to the recording medium P is preferably provided in the vicinity of the
As the foreign matter removing means, one or more of non-contact methods such as known suction removal, blow-off removal, electrostatic removal, and contact methods using brushes, rollers, etc. may be used in combination. Alternatively, the
搬送ベルト68は、3つのローラ66に張架されるエンドレスベルトである。また、ローラ66a,66bおよび66cのうち少なくとも1つは、図示されない駆動源と連結されており、搬送ベルト68を回転させる。
搬送ベルト68は、ヘッドユニット80による画像記録時には、記録媒体Pの走査搬送手段に加え、記録媒体Pを保持するプラテンとして機能し、さらに、画像記録後、定着・搬送手段76まで搬送する。従って、搬送ベルト68は、寸法安定性に優れ、耐久性を有する材料で形成されるのが好ましく、例えば、金属、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、その他の樹脂およびそれらの複合体で形成される。
The
The
図示例においては、記録媒体Pは、静電吸着によって搬送ベルト68上に保持されるので、搬送ベルト68は、記録媒体Pを保持する側(表面)が絶縁性、ローラ66と接する側(裏面)が導電性を有する。また、図示例においては、ローラ66aは導電性ローラとされ、搬送ベルト68の裏面は、ローラ66aを介して接地されている。
すなわち、搬送ベルト68は、記録媒体Pを保持するとき、図1(A)に示す電極基板24aと絶縁シート24bからなる対向電極24として機能するものである。
In the illustrated example, since the recording medium P is held on the
That is, the
このような搬送ベルト68としては、金属ベルトの表面側にフッ素樹脂コートを行ったもの等、金属ベルトに上記のいずれかの樹脂材料でコーティングしたベルト、接着材等で樹脂シートと金属ベルトを張り合わせたベルト、上記の樹脂から成るベルトの裏面に金属蒸着したベルト等、各種の方法により作製された、金属層と絶縁物そうとを有するベルトを用いればよい。
また、搬送ベルト68の記録媒体Pに接する表面は平滑であるのが好ましく、これにより、記録媒体Pの良好な吸着性が得られる。
As such a
Further, it is preferable that the surface of the conveying
搬送ベルト68は、公知の方法により蛇行が抑制されているのが好ましい。蛇行抑制の方法としては、例えば、ローラ66cをテンションローラとし、搬送ベルト位置検知手段69の出力、すなわち搬送ベルト68の幅方向の検知位置に応じて、ローラ66cの軸をローラ66aおよびローラ66bの軸に対して傾けることにより、搬送ベルトの幅方向の両端でテンションを変えて蛇行を抑制する方法等が例示される。また、ローラ66をテーパ形やクラウン形、あるいはその他の形状とすることで、蛇行を抑制してもよい。
The
ここで、搬送ベルト位置検知手段69は、上述のように、搬送ベルトの蛇行などを抑制すると共に、画像記録時の記録媒体Pの走査搬送方向の位置を所定位置に規制するために、搬送ベルト68の幅方向の位置を検知するもので、フォトセンサ等の公知の検知手段が用いられる。
Here, as described above, the conveying belt
静電吸着手段70は、記録媒体Pに、ヘッドユニット80(本発明のインクジェットヘッド)に対する所定のバイアス電圧を印加すると共に、静電力により搬送ベルト68に吸着させて保持するために、記録媒体Pを所定の電位に帯電させるものである。
図示例おいては、静電吸着手段70は、記録媒体Pを帯電させるスコロトロン帯電器70aと、スコロトロン帯電器70aに接続される負の高圧電源70bとを有する。記録媒体Pは、フィードローラ対62および搬送ベルト68によって搬送されつつ、負の高圧電源70bに接続されたスコロトロン帯電器70aにより、負のバイアス電圧を帯電され、かつ、搬送ベルト68の絶縁層に静電吸着される。
The electrostatic attraction means 70 applies a predetermined bias voltage to the head unit 80 (the ink jet head of the present invention) to the recording medium P and attracts it to the conveying
In the illustrated example, the
なお、記録媒体Pを帯電する際の搬送ベルト68の搬送速度は、安定に帯電できる範囲であれば良く、画像記録時の搬送速度と同じでも異なっていても良い。また、記録媒体Pを複数回周回させることによって、同一の記録媒体Pに静電吸着手段を複数回作用させ、均一帯電を行っても良い。
なお、図示例では、静電吸着手段70で記録媒体Pの静電吸着および帯電を行っているが、静電吸着手段と帯電手段とを別々に設けてもよい。
In addition, the conveyance speed of the
In the illustrated example, the
静電吸着手段は、図示例のスコロトロン帯電器70aに限定されず、他にも、コロトロン帯電器、固体チャージャ、放電針等、種々の手段や方法が利用できる。また、後に詳述するように、ローラ66の少なくとも1つを導電性ローラとし、あるいは、記録媒体Pへの記録位置において搬送ベルト68の裏面側(記録媒体Pと逆側)に導電性プラテンを配置し、この導電性ローラ、または導電性プラテンを負の高圧電源に接続することにより、静電吸着手段70を構成してもよく、あるいは搬送ベルト68を絶縁性ベルトとし、導電性ローラを接地し、導電性プラテンを負の高圧電源に接続する構成としても良い。
The electrostatic attraction means is not limited to the illustrated
静電吸着手段70によって帯電された記録媒体Pは、搬送ベルト68によって後述するヘッドユニット80の位置まで搬送される。
ヘッドユニット80は、前記本発明のインクジェットヘッドの制御方法を実施するインクジェットヘッドを用いて、画像データに応じてインク液滴を吐出して、記録媒体Pに画像を記録する。ここで、本発明のインクジェットヘッドは、記録媒体Pの帯電電位をバイアス電圧とし、吐出電極18に駆動電圧を印加することにより、バイアス電圧に駆動電圧を重畳し、インク液滴Rを吐出し、記録媒体Pに画像を記録するのは、前述のとおりである。この際、搬送ベルト68の加熱手段を設け、記録媒体Pの温度を高めることで、記録媒体P上におけるインク液滴Rの定着を促進することができ、滲みをより一層抑制して画質の向上を図ることができる。
なお、ヘッドユニット80等による画像記録に関しては、後に詳述する。
The recording medium P charged by the electrostatic attraction means 70 is transported to the position of the
The
The image recording by the
画像が記録された記録媒体Pは、除電手段72により除電され、剥離手段74により搬送ベルト68より剥離されて定着・搬送手段76へ搬送される。
図示例において、除電手段72は、コロトロン除電器72aと、交流電源72bと、一端が接地された直流高圧電源72cとを有する、いわゆるACコロトロン除電器である。なお、除電手段は、これ以外にも、例えばスコロトロン除電器、固体チャージャ、放電針等の種々の手段や方法などが利用でき、また、上述の静電吸着手段70のように、導電性ローラや導電性プラテンを用いる構成も好適に使用される。
剥離手段74としては、剥離用ブレード、逆回転ローラ、エアナイフ等公知の技術が利用可能である。
The recording medium P on which the image is recorded is discharged by the discharging unit 72, peeled off from the
In the illustrated example, the static elimination unit 72 is a so-called AC corotron static eliminator having a corotron static eliminator 72a, an
As the peeling means 74, a known technique such as a peeling blade, a reverse rotation roller, an air knife or the like can be used.
搬送ベルト68から剥離された記録媒体Pは、定着・搬送手段76に送られ、インクジェットによって形成された画像が定着される。定着・搬送手段76としてヒートローラ76aおよび搬送ローラ76bからなるローラ対を用い、記録媒体Pを挟持搬送しつつ、記録された画像を加熱定着する。
画像が定着された記録媒体Pは、ガイド78に案内されて図示しない排紙ストッカに排紙される。
The recording medium P peeled off from the conveying
The recording medium P on which the image is fixed is guided by a
加熱定着手段としては、上述のヒートロール定着以外に、赤外線またはハロゲンランプやキセノンフラッシュランプによる照射、あるいはヒータを利用した熱風定着等の一般的な加熱定着を挙げることができる。また、加熱定着・搬送手段76においては、加熱手段は、加熱のみを行うものとし、搬送手段と加熱定着手段とを別々に設けてもよい。
なお、加熱定着の場合、記録媒体Pとして、コート紙やラミネート紙を用いた場合には、急激な温度上昇により紙内部の水分が急激に蒸発し紙表面に凹凸が発生する、ブリスターと呼ばれる現象が生じる可能性がある。これを防止するために、複数の定着器を配置し、記録媒体Pが徐々に昇温するように、各定着器の電力供給および記録媒体Pまでの距離の一方または両方を変えるのが好ましい。
Examples of the heat fixing means include general heat fixing such as irradiation with infrared rays or a halogen lamp or a xenon flash lamp, or hot air fixing using a heater, in addition to the heat roll fixing described above. In the heat fixing / conveying
In the case of heat fixing, when coated paper or laminated paper is used as the recording medium P, a phenomenon called blistering occurs in which the water inside the paper rapidly evaporates due to a rapid temperature rise and the paper surface is uneven. May occur. In order to prevent this, it is preferable to arrange a plurality of fixing devices and change one or both of the power supply of each fixing device and the distance to the recording medium P so that the temperature of the recording medium P gradually increases.
なお、プリンタ60においては、少なくともヘッドユニット80による画像記録から、定着・搬送手段76による定着を終了するまでは、記録媒体Pの画像記録面には何も接触しないように構成するのが好ましい。
また、定着・搬送手段76における定着の際の記録媒体Pの移動速度には、特に限定はなく、画像形成時の搬送ベルト68による搬送速度と同じであっても良いし、異なっていても良い。画像形成時の搬送速度と異なる場合には、定着・搬送手段76の直前に記録媒体Pの速度バッファを設けるのも好ましい。
The
Further, the moving speed of the recording medium P at the time of fixing in the fixing / conveying
以下、プリンタ60における画像記録について詳述する。
前述のように、プリンタ60の画像記録手段は、インクジェットを吐出するヘッドユニット80、ヘッドユニット80にインクQの供給および回収を行うインク循環系82、図示されないコンピュータ、RIP(Raster Image Processor)等の外部機器からの出力画像信号によりヘッドユニット80を駆動するヘッドドライバ84、記録媒体Pにおける画像記録位置を決定するために記録媒体Pを検出する記録媒体位置検出手段86を有して構成される。
Hereinafter, image recording in the
As described above, the image recording means of the
図13(B)は、ヘッドユニット80と、その周辺の記録媒体Pの搬送手段を模式的に示す斜視図である。
ヘッドユニット80は、フルカラー画像の記録を行うためのシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、黒(K)の4色のインク吐出に対応して、4つのインクジェットヘッド80aを有し、画像データを供給されたヘッドドライバ84からの信号に従って、インク循環系82によって供給されるインクQをインク液滴Rとして吐出して、搬送ベルト68によって所定速度で搬送されている記録媒体Pに画像を記録する。各色のインクジェットヘッド80aは、搬送ベルト68の搬送方向に配列されている。
なお、ヘッドユニット80の各色のインクジェットヘッド80aは、本発明に従うインクジェットヘッドである。
FIG. 13B is a perspective view schematically showing the
The
In addition, the
図示例において、各インクジェットヘッド80aは、吐出口28が記録媒体Pの幅方向全域に配列されたラインヘッドであり、好ましくは、図2に示されるように、互いに千鳥状となるように配置された複数のノズル列を有するマルチチャンネルヘッドである。
従って、図示例においては、搬送ベルト68に記録媒体Pを保持させた状態で、ヘッドユニット80に対して記録媒体Pを搬送によって1回通過させるだけで、すなわち1回の走査搬送を行うのみで、記録媒体Pの全面に画像が形成される。従って、吐出ヘッドをシリアルスキャンする場合に比べて、高速での画像記録(描画)が可能となる。
In the illustrated example, the inkjet heads 80a are line heads in which the
Accordingly, in the illustrated example, the recording medium P is held by the
なお、本発明のインクジェットヘッドは、いわゆるシリアルヘッド(シャトルタイプ)にも利用可能であり、従って、プリンタ60も、この態様であってもよい。
この際においては、各インクジェットヘッドの吐出口28の列(単列でもマルチチャンネルでもよい)を搬送ベルト68の搬送方向と一致させてヘッドユニット80を構成し、ヘッドユニット80を記録媒体Pの搬送方向と直交する方向に走査する走査手段を設ける。走査手段としては、既に知られた走査手段を用いることができる。
画像記録は、通常のシャトルタイプのインクジェットプリンタと同様に行えばよく、吐出口28の列の長さに応じて、搬送ベルト68によって記録媒体Pを間欠的に搬送しつつ、この間欠搬送に同期して、停止時にヘッドユニット80を走査して、記録媒体Pの全面に画像を記録する。
このようにして、ヘッドユニット80によって記録媒体Pの全面に形成された画像は、前述のように、記録媒体Pが定着・搬送手段76によって挟持搬送されることにより、定着・搬送手段76によって定着される。
The ink jet head of the present invention can also be used for a so-called serial head (shuttle type). Therefore, the
In this case, the
The image recording may be performed in the same manner as a normal shuttle type ink jet printer. The recording medium P is intermittently conveyed by the conveying
Thus, the image formed on the entire surface of the recording medium P by the
ヘッドドライバ84は、外部装置から画像データを受け取り、種々の処理を行うシステム制御部(図示せず)から画像データを受け取り、その画像データに基づいてヘッドユニット80を駆動する。
このシステム制御部は、コンピュータやRIP、画像スキャナ、磁気ディスク装置、画橡データ伝送装置等の外部装置から受け取った画像データに、色分解、適当な画素数や階調数への分割演算等を行って、ヘッドドライバ84がヘッドユニット80(インクジェットヘッド)を駆動するための画像データとする部位である。また、システム制御部は、搬送ベルト68による記録媒体Pの搬送タイミングに合わせたヘッドユニット80によるインクの吐出タイミングの制御を行う。吐出タイミングの制御は、記録媒体位置検出手段86からの出力や、搬送ベルト68または搬送ベルト68の駆動手段へ配置したエンコーダからの出力信号を利用して行われる。
なお、記録媒体位置検出手段86は、ヘッドユニット80によるインク液滴の吐出位置に搬送されてくる記録媒体Pを検出するためのもので、フォトセンサ等の既に知られた検出手段を用いることができる。
ここで、ヘッドドライバ84は、ラインヘッド適用時など、制御する吐出部の数(チャンネル数)が多数有る場合には、描画を分割し、公知の抵抗マトリクス型駆動法や抵抗ダイオードマトリクス型駆動法を用いてもよい。これにより、ヘッドドライバ84の使用IC数を低減することができ、コストを低下させると共に制御回路サイズを抑制することができる。
The
This system control unit performs color separation, division into appropriate numbers of pixels and gradations, etc. on image data received from external devices such as computers, RIPs, image scanners, magnetic disk devices, and thumbtack data transmission devices. This is a part that is used as image data for the
The recording medium position detection means 86 is for detecting the recording medium P conveyed to the ink droplet ejection position by the
Here, the
インク循環系82は、ヘッドユニット80の各色のインクジェットヘッド80aのインク流路30(図2参照)にインクQを流すためのもので、4色(C、M、Y、K)の各色のインクタンク、ポンプおよび補給用インクタンク(図示せず)等を有するインク循環装置82aと、インク循環装置82aのインクタンクからヘッドユニット80の各色のインクジェットヘッドのインク流路30に各色のインクQを供給するインク供給系82bと、ヘッドユニット80の各色のインクジェットヘッドのインク流路30からインクをインク循環装置82aに回収するインク回収系82cとを有する。
The
インク循環系82は、インク循環装置82aによって、インクタンクからインク供給系80bを介してヘッドユニット80に各色毎にインクQを供給し、かつ、インク供給系80cを介してヘッドユニット80から各色毎にインクQをインクタンクに回収して循環させることができればどのようなものでも良い。
インクタンクは、各色のインクQを貯留しており、インクQがポンプで汲み出されてヘッドユニット80へ送られる。ヘッドユニット80からインクが吐出されることにより、インク循環系82で循環しているインクの濃度が低下するので、インク循環系82では、インク濃度検出器によってインク濃度を検出し、それ応じて補給用インクタンクから適宜インクを補充して、インク濃度を所定の範囲に保つのが望ましい。
The
The ink tank stores ink Q of each color, and the ink Q is pumped out by a pump and sent to the
また、インクタンクには、インクの固形成分の沈殿・濃縮を抑制するための攪拌装置や、インクの温度変化を抑制するためのインク温度管理装置が備えられるのが好ましい。この理由は、温度管理をしないと、環境温度の変化等によりインク温度が変化して、インクの物性が変化することによりドット径が変化し、高画質な画像が安定して形成できなくなる可能性があるからである。
攪拌装置としては回転羽、超音波振動子、循環ポンプ等が使用できる。
インクの温度制御装置としてはヘッドユニット80、インクタンク、配インク管系等に、ヒータやペルチェ素子等の発熱素子または冷却素子を配し、温度センサ、例えばサーモスタットにより制御する方法等、公知の方法が使用できる。温度制御装置をインクタンク内に配置する場合には、温度分布を一定にするように攪拌装置と共に配するのがよい。また、タンク内の濃度分布を一定に保つための攪拌装置は、インクの固形成分の沈澱・濃縮の抑制するための攪拌装置と共用しても良い。
Further, the ink tank is preferably provided with a stirring device for suppressing precipitation / concentration of the solid component of the ink and an ink temperature management device for suppressing temperature change of the ink. This is because if the temperature is not controlled, the ink temperature changes due to changes in the environmental temperature, etc., and the dot diameter changes due to changes in the physical properties of the ink, making it impossible to stably form high-quality images. Because there is.
As the stirring device, a rotary blade, an ultrasonic vibrator, a circulation pump, or the like can be used.
As the ink temperature control device, a known method such as a method in which a heating element such as a heater or a Peltier element or a cooling element is provided in the
前述のように、プリンタ60は、排出ファン90および溶媒回収装置92からなる溶媒回収手段を有する。溶媒回収手段は、ヘッドユニット80から記録媒体P上に吐出されたインク液滴から蒸発するキャリア液、特にインク液滴によって形成された画像を定着する際に記録媒体Pから蒸発するキャリア液を回収する。
排出ファン90は、プリンタ60の筐体61内部の空気を吸い込んで溶媒回収装置92へ送るためのものである。
溶媒回収装置92は、溶媒蒸気吸収材を備えており、排出ファン90によって吸い込まれた溶媒蒸気を含む気体の溶媒成分をこの溶媒蒸気吸収材に吸着し、溶媒が吸着回収された後の気体をプリンタ60の筐体61外に排出する。溶媒蒸気吸収材としては、各種の活性炭などが好適に使用される。
As described above, the
The
The
上記では、C、M、Y、Kの4色のインクを用いてカラー画像を記録する静電式のインクジェット記録装置について説明したが、本発明はこれには制限されず、モノクロ用の記録装置であってもよいし、他の色、例えば淡色や特色のインクを任意の数だけ用いて記録するものであってもよい。その場合は、インク色数に対応する数のヘッドユニット80およびインク循環系82が用いられる。
In the above description, an electrostatic ink jet recording apparatus that records a color image using four color inks of C, M, Y, and K has been described. However, the present invention is not limited to this, and a monochrome recording apparatus Alternatively, recording may be performed using an arbitrary number of inks of other colors, for example, light colors or special colors. In that case, the number of
また、以上の例では、いずれも、インク中の色材粒子を正帯電させ、記録媒体あるいは記録媒体Pの背面の対向電極を負の高電圧にして、インク液滴Rを吐出するインクジェットについて説明したが、本発明はこれには限定されず、逆に、インク中の色材粒子を負に帯電させ、記録媒体または対向電極を正の高電圧にして、インクジェットによる画像記録を行っても良い。このように、着色荷電粒子の極性を上記の例と逆にする場合には、静電吸着手段、対向電極、インクジェットヘッドの駆動電極への印加電圧極性等を上記の例と逆にすれば良い。 In each of the above examples, the ink jet discharges ink droplets R by charging the color material particles in the ink positively and setting the opposite electrode on the back of the recording medium or recording medium P to a negative high voltage. However, the present invention is not limited to this, and conversely, the color material particles in the ink may be negatively charged, and the recording medium or the counter electrode may be set to a positive high voltage to perform image recording by inkjet. . Thus, when the polarity of the colored charged particles is reversed from the above example, the polarity of the voltage applied to the electrostatic adsorption means, the counter electrode, and the drive electrode of the inkjet head may be reversed from the above example. .
以上、本発明のインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの制御方法及びインクジェット記録装置ついて詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんのことである。 The inkjet head, the inkjet head control method, and the inkjet recording apparatus according to the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, you may make changes.
10 インクジェットヘッド
12 ヘッド基板
14 インクガイド
14a 先端部分
16 吐出口基板
18 吐出電極
18a 上流側電極
18b 上流側電極
18c、18d 中間電極
20 ガード電極
24 対向電極
24a 電極基板
24b 絶縁シート
26a スコロトロン帯電器
26b バイアス電圧源
28 各吐出口
30 インク流路
32 絶縁基板
33 制御部
34 絶縁層
36 開口部
60 インクジェット記録装置(インクジェットプリンタ)
62 フィードローラ
64 ガイド
66 ローラ
66a ローラ
68 搬送ベルト
69 搬送ベルト位置検知手段
70 静電吸着手段
70a スコロトロン帯電器
70b 高圧電源
72 除電手段
72a コロトロン除電器
72b 交流電源
72c 直流高圧電源
76 定着・搬送手段
76a ヒートローラ
78 ガイド
80 ヘッドユニット
80a 各インクジェットヘッド
80b、80c インク供給系
82 インク循環系
82a インク循環装置
82b インク供給系
82c インク回収系
84 ヘッドドライバ
86 記録媒体位置検出手段
90 排出ファン
P 記録媒体
Q インク
R インク液滴
DESCRIPTION OF
62
Claims (16)
前記インクを吐出する吐出口が形成された吐出口基板と、
前記吐出口基板の、前記インクを吐出する側と反対側に設けられ、前記吐出口に前記インクを供給するためのインク流路と、
複数の電極から構成され、当該複数の電極が前記吐出口を囲むように前記吐出口基板に形成され、前記吐出口から前記インクを吐出するための電圧が印加される吐出電極と、
前記インクの非吐出時に前記吐出口に非対称の電界が形成されるように、前記吐出電極を構成する前記複数の電極に印加する電圧をそれぞれ制御するための制御部とを有する静電式インクジェットヘッド。 An electrostatic inkjet head that records an image on a recording medium by discharging an ink containing charged fine particles using an electrostatic force,
An ejection port substrate on which ejection ports for ejecting the ink are formed;
An ink channel provided on the opposite side of the ejection port substrate to the side from which the ink is ejected, and for supplying the ink to the ejection port;
A plurality of electrodes, the plurality of electrodes formed on the discharge port substrate so as to surround the discharge ports, and a discharge electrode to which a voltage for discharging the ink from the discharge ports is applied;
An electrostatic ink jet head having a control unit for controlling voltages applied to the plurality of electrodes constituting the ejection electrode so that an asymmetric electric field is formed at the ejection port when the ink is not ejected. .
前記静電式インクジェットヘッドは、前記インクを吐出する吐出口が形成された吐出口基板と、前記吐出口基板の、前記インクを吐出する側と反対側に設けられ、前記吐出口に前記インクを供給するためのインク流路と、複数の電極から構成され、当該複数の電極が前記吐出口を囲むように前記吐出口基板に形成され、前記吐出口から前記インクを吐出するための電圧が印加される吐出電極とを有しており、
前記インクの非吐出時に前記吐出口の中心軸に対して非対称の電界が形成されるように、前記吐出電極を構成する前記複数の電極にそれぞれ印加させる電圧を制御する制御方法。 An electrostatic inkjet head control method for recording an image on a recording medium by ejecting ink containing charged fine particles using electrostatic force,
The electrostatic ink jet head is provided on a discharge port substrate on which a discharge port for discharging the ink is formed, and on a side opposite to the ink discharge side of the discharge port substrate, and the ink is supplied to the discharge port. An ink flow path for supply and a plurality of electrodes are formed on the discharge port substrate so as to surround the discharge ports, and a voltage for discharging the ink from the discharge ports is applied. And a discharge electrode to be
A control method for controlling a voltage applied to each of the plurality of electrodes constituting the ejection electrode so that an asymmetric electric field is formed with respect to a central axis of the ejection port when the ink is not ejected.
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